13. skupina Flashcards
(10 cards)
Hliník - jeho výroba z bauxitu
z bauxitu AlO(OH) + Al(OH)3 + Fe2O3 + MnO2
1) výroba čistého Al2O3 – Bayerův proces
bauxit + NaOH + H2O → Na[Al(OH)4] + Fe2O3 +MnO2
po filtraci okyselní slabou kyselinou za chladu
Na[Al(OH)4] + CO2 → 2 Al(OH)3 + Na2CO3 + H2O
„karbonatace“
nebo očkování velkým množstvím Al(OH)3
Al(OH)3 se kalcinuje na Al2O3
2) vlastní výroba Al
a) elektrolýza
tavenina Al2O3 + Na3[AlF6]
K: Al3+ + 3 e- → Al
A: O2- + C → CO + 2 e-
b) subhalogenidová výroba
Al2O3 + C + AlCl3 → AlCl + CO
AlCl → Al + AlCl3
Vlastnosti Al - stabilita, rozpouštění v ox. a neox. kys. a v roztocích zásad
Al(III)
- kovalentní polární vazby sp3, sp3d2
- iontové sloučeniny (i ≥ 50%) s nejelektronegativnějšími prvky (AlF3, Al2O3)
Al(I)
- vysoce nestálá konfigurace ! nestálý AlCl!
obecně:
1) + O2 → (zapálení) → Al2O3, Ga2O3, In2O3, ale Tl2O
2) + X2 → AlX3, GaX3, InX3, ale TlX
3) + S → Al2S3, Ga2S3, In2S3, ale Tl2S
4) + P → AlP, GaP, InP, ale Tl3P
5) + neoxidující H3O+ (roztok) → Me3+ + H2, ale Tl+ + H2
6) + oxidující H3O+ PASIVACE! Al + HNO3konc. → Al2O3, NO2, H2O
7) + OH- → Na[Me(OH)4] + H2 pro Me ≡ Al, Ga
→ nereaguje pro In, Tl (hydroxidy již nejsou amfoterní)
8) + vzduch → 0 (pasivace) Al, Ga, In
tj. O2+H2O → Tl(OH)
9) + H2O → Me(OH)3 + H2 pro Al,Ga, In ale! pasivace
porušením vrstvičky – reakce běží spontánně dál, naopak tvorba kompaktní ochranné vrstvy např. anodickou oxidací (eloxování) roste odolnost vůči korozi
Amfoterita Al2O3 a Al(OH)3 - reakce
Oxid hlinitý má amfoterní povahu, působením kyselin se rozpouští za vzniku solí hlinitých a působením zásad tvoří hlinitany
hydroxid hlinitý je amfoterní: v silně kyselém prostředí tvoří kationty Al(OH)2+, v zásaditém prostředí vzniká tetrahydroxohlinitanový aniont [Al(OH)4]−
výroba a využití kryolitu
Na3[AlF6]
6 NaOH + Al2O3 + 12 HF → 2 Na3AlF6 + 9 H2O
využití: Zpočátku jako surovina pro výrobu hliníku, později užíván při elektrolytické výrobě hliníku z bauxitu. Dále k výrobě glazur, optických skel.
bezvodý AlCl3
-hygroskopický
výroba: Al + Cl2 → AlCl3
Al + HCl → AlCl3 + H2O
Al2O3 + C + Cl2 → AlCl3 + CO
použití
-subhalogenidová výroba Al
-katalyzátor (Friedel-Craftsovy reakce - Lewis. kys., krakování, dehydrogenace)
LAH
Na + Al + H2 → Na[AlH4] (za p, T, v THF)
Na[AlH4] + LiCl → Li[AlH4] + NaCl
redukovadlo v org. syntéze
Ga, In a Tl - odlišnost od Al, důvod a důsledky
nižší melting point než u AL - menší energie kovových vazeb
Ga In a Tl jsou reaktivnější, nedrží si valenční elektrony tak pevně (větší velikost)
Al si tvoří pasivační vrstvičku
-vliv inertního páru GaIII, InIII, TlIII ≈ e- 18 polární kovalentní vazby stabilita klesá →
GaI, InI, TlI ≈ e- 20 vazby iontovější než u MeIII stabilita roste →
stabilní oxidační stavy
AlIII
- kovalentní polární vazby sp3, sp3d2
- iontové sloučeniny (i ≥ 50%) s nejelektronegativnějšími prvky (AlF3, Al2O3)
AlI
- vysoce nestálá konfigurace ! nestálý AlCl!
Ga, In, Tl
-vliv inertního páru GaIII, InIII, TlIII ≈ e- 18 polární kovalentní vazby stabilita klesá →
GaI, InI, TlI ≈ e- 20 vazby iontovější než u MeIII stabilita roste →
využití sloučenin v polovodičovém průmyslu
GaAs (gallium arsenid) - mikročipy, optoelektronika a solárních články
InP (indium fosfid) - optoelektronické komponenty
AlGaAs (laser. diody)
GaN (gallium dusičnan) (led diody)
toxicita některých sloučenin
Al, Ga, In - nízké riziko, nutná vysoká dávka
oproti tomu thallium je silně toxický těžký kov - gastrointestinální problémy, neurologické problémy, ztráta vlasů
Tl2SO4 - rodenticid
