Triely – prvky III.A skupiny, bór ( 5 B)

1. Triely – prvky III.A skupiny, bór (5B) • výskyt: • borax (tinkal) - Na2B4O7·10H2O • průmyslová výroba: • redukcí těkavých sloučenin bóru vodíkem na žhavém tantalovém vlákně:2BCl3 + 3H2 → 2B + 6HCl

2. borax

3. fyzikální vlastnosti: • rhomboedrická α-forma bóru je nejjednodušší alotropická modifikace - obsahuje 12 atomů bóru v elementární buňce • termodynamicky nejstálejší modifikace bóru se nazývá romboedrická modifikace β, má mnohem složitější strukturu se 105 atomy v elementární buňce • bór má dva stálé izotopy • extrémně tvrdá, žáruvzdorná látka • vysoká teplota tání, malá hustota • velmi malá elektrická vodivost • práškové formy jsou černé

4. využití: • používá se jako zušlechťující přísada do různých slitin • lamináty s výztuží z vláken bóru - materiály pro civilní letadla, kostry jízdních kol, golfové hole, tenisové rakety

5. sloučeniny: • oxid boritý • bezbarvá látka • v žáru tvoří hmotu podobnou sklu • ve vodě se snadno rozpouští za vzniku kys. trihydrogenborité:B2O3 + 3H2O → 2H3BO3 • využití – sklářský průmysl (borosilikátová skla např. Pyrex - malý koeficient tepelné roztažnosti) • kyselina trihydrogenboritá • bílé průhledné krystaly, dobře rozpustné v horké vodě a alkoholu • velmi slabá kyselina • využití - příprava borové vody (3% vodný roztok)

6. hliník (13Al) • výskyt: • bauxit – hornina obsahující dihydrát oxidu hlinitého, oxidy železa, hydroxidy hliníku • kryolit - Na3AlF6 • korund - Al2O3, mnohé drahokamy jsou nečistou formou Al2O3 – např. rubín, safír • kaolinit – Al2(OH)4Si2O5 • granát – křemičitan s proměnlivým obsahem vápníku, hořčíku a železa • složka živců, slídy

7. těžba bauxitu

8. bauxit

9. rubín – obsahuje oxidy chrómu, safír – obsahuje oxidy titanu a železa

10. pyrop – český granát z Českého Středohoří, ve štěrcích ( Mg3Al2(SiO4)3 )

11. průmyslová výroba: • extrakce, čištění a dehydratace bauxitu Al2O3 . 2 H2O • bauxitová ruda se zahřívá s roztokem NaOH, ve kterém se rozpustí hliníková složka na tetrahydroxohlinitan sodný Na[Al(OH)4] • nerozpustné složky ve vodě se odfiltrují • z hlinitanu získáme Al(OH)3 zaváděním CO2:2Na[Al(OH)4] + CO2 → 2Al(OH)3 + Na2CO3 + H2O • žíháním vzniklého Al(OH)3 se připraví čistý Al2O3 • elektrolýza Al2O3 v roztaveném kryolitu, snižuje teplotu tání korundu • hliník se vylučuje na uhlíkové katodě, kyslík na uhlíkové anodě, která uhořívá za vzniku CO

12. fyzikální vlastnosti: • nízkotající stříbrošedý kov • lehký • měkký • kujný, tažný • malá hustota • výborná tepelná a elektrická vodivost • odolný vůči korozi

13. využití hliníku

14. chemické vlastnosti: • na vzduchu se pokrývá vrstvičkou Al2O3, která brání dalším reakcím • s vodou nereaguje • rozpouští se v neoxidujících kyselinách a alkalických hydroxidech za vývoje vodíku: 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H22Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2 • koncentrovaná HNO3 hliník za studena pasivuje, vzniká ochranná vrstva Al2O3

15. hliník ochotně reaguje s kyslíkem, tohoto se využívá v tzv. aluminotermii - metoda výroby některých kovů z jejich oxidů za použití hliníku jako redukčního činidla • při uvedené reakci se také uvolňuje značné množství tepla a teplota dosahuje dostatečných hodnot pro roztavení např. kovového chromu nebo železa: Cr2O3 + 2Al → 2Cr + Al2O3 Fe2O3 + 2Al → 2Fe + Al2O3 ( svařování kolejnic)

16. využití: • výroba vodičů • letecký a automobilový průmysl – slitina dural – hořčík, měď, mangan, hliník • výroba kuchyňského nádobí – příbory • výroba CD nosičů – povrh tvořený hliníkem a stříbrem • obalový materiál v potravinářském průmyslu – alobal • redukční činidlo

17. sloučeniny: • tetrahydridohlinitan lithný • bílá krystalická látka • redukční a hydrogenační činidlo v anorganické a organické chemii

18. chlorid hlinitý • krystalická látka • využití: • katalyzátor v organické chemii (Friedel-Craftsova syntéza) • Lewisova kyselina • hexafluorohlinitan trisodný • využití: • tavící příměs při výrobě Al • výroba mléčného skla

19. oxid hlinitý • v přírodě jako minerál korund s různými odrůdami, lze jej však vyrobit i uměle • velká tvrdost (9) • vysoká teplota tání • bílý prášek • amfoterní • s kyselinami tvoří soli hlinité:Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O • s hydroxidy tvoří hlinitany:Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4]

20. využití: • nosič katalyzátorů, např. platiny používaný při hydrogenačních reakcích • smirek (zrnitá podoba korundu znečištěná oxidem železitým a křemičitým)

21. hydroxid hlinitý • bílá látka • amfoterní charakter – s kyselinami vznikají hlinité soli:Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O • s alkalickými hydroxidy vznikají rozpustné hydroxohlinitany:Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4]

22. hlinitokřemičitany • hlíny a kaolín • rozmícháním s vodou vytvoří soudržnou hmotu, kterou lze formovat nebo řidší odlévat do forem • po vypálení ztrácí vodu – vznikají tak keramické výrobky (pórovitý povrch ) • keramické výrobky se opatřují glazurou • využití – cihly, tašky, hrnčířské zboží