Hliník alebo hliník je čisto kovový prvok s atómovým číslom 13. Je známy svojou pevnosťou a nízkou hmotnosťou, vďaka čomu je v modernej dobe veľmi žiadaným materiálom.
V tomto príspevku sa budeme venovať:
Aké sú kľúčové použitia hliníka?
Hliník má široké využitie, vrátane:
- Konštrukcia: Hliník sa bežne používa v stavebníctve vďaka svojej pevnosti a odolnosti.
- Elektrická energia: Hliník sa používa v silových kábloch a drôtoch kvôli svojej vysokej vodivosti.
- Riad a kuchynské nádoby: Hliník sa bežne používa pri výrobe kuchynského náradia, nádob a dóz kvôli jeho odolnosti voči korózii.
- Výroba batérií a zapaľovačov: Hliník je kľúčovým komponentom pri výrobe batérií a zapaľovačov vďaka svojim ľahkým vlastnostiam.
Koľko hliníka sa vyrába?
Hliník je vysoko vyrábaný materiál, ktorého milióny ton ročne vyprodukujú spoločnosti po celom svete.
V akých formách prichádza hliník?
Hliník prichádza v rôznych formách, vrátane plechov, dosiek, tyčí a rúr. Možno ho nájsť aj v špeciálnych formách, ako sú výlisky a výkovky.
Akú úlohu hrá hliník v životnom prostredí?
Hliník má v porovnaní s inými kovmi menší dopad na životné prostredie, pretože sa dá recyklovať a znovu použiť. To z neho robí bežný materiál v nových produktových radoch, ktorých cieľom je znížiť množstvo odpadu a podporiť udržateľnosť.
Fyzikálne s hliníkom
- Hliník je modro-strieborný kov, ktorý je vysoko stabilný vďaka svojej atómovej štruktúre.
- Má atómové číslo 13 a je jedným z hlavných prvkov prítomných na Zemi.
- Atómová konfigurácia hliníka je 2, 8, 3, čo znamená, že má dva elektróny na prvej energetickej úrovni, osem na druhej a tri na najvzdialenejšej energetickej úrovni.
- Najvzdialenejšie elektróny hliníka sú zdieľané medzi atómami, čo prispieva k jeho kovovej väzbe a robí ho vysoko vodivým.
- Hliník má kubickú kryštálovú štruktúru a polomer približne 143 pm.
- Má bod topenia 660.32 °C a bod varu 2519 °C, vďaka čomu je schopný odolávať vysokým teplotám.
- Hustota hliníka je nízka, pohybuje sa od 2.63 do 2.80 g/cm³, v závislosti od konkrétnej zliatiny.
- Hliník je takmer rovnako kujný ako zlato a je druhým najkujnejším kovom po striebre.
- Je tiež vysoko ťažný, čo znamená, že ho možno natiahnuť na tenké drôty bez toho, aby sa zlomil.
- V porovnaní s inými kovmi má hliník relatívne nízku hmotnosť, s rozsahom hmotnosti približne 26.98 až 28.08 g/mol, v závislosti od izotopu.
Fyzické charakteristiky
- Hliník je bežný prvok nachádzajúci sa v zemskej kôre, kde je typicky prítomný vo forme bauxitu.
- Vyrába sa spojením bauxitu s hydroxidom sodným a následnou elektrolýzou výslednej zmesi.
- Čistý hliník je mierne modro-biely kov, ktorý je vysoko leštený a má mierny lesk.
- Hliník je vysoko odolný voči korózii, vďaka čomu je vhodný pre rôzne aplikácie, kde bude vystavený poveternostným vplyvom.
- Má vysokú tepelnú vodivosť, čo znamená, že dokáže rýchlo a efektívne prenášať teplo.
- Hliník je tiež netoxický, nemagnetický a neiskrí, čo z neho robí vysoko všestranný materiál.
- V závislosti od zliatiny sa hliník môže pohybovať od mäkkého a poddajného až po tvrdý a pevný.
- Hliník je veľmi vhodný na odlievanie, obrábanie a tvarovanie, vďaka čomu je obľúbenou voľbou pre širokú škálu aplikácií.
- V priebehu rokov sa hliník stal čoraz dôležitejším materiálom vďaka svojim fyzikálnym vlastnostiam a jednoduchosti, s akou sa dá vyrábať a zušľachťovať.
- Podľa periodickej tabuľky je hliník stredne veľký prvok a je vysoko stabilný vďaka svojej elektrónovej konfigurácii a väzbovým vlastnostiam.
- Ionizačné energie hliníka sú relatívne vysoké, čo znamená, že na odstránenie elektrónu z atómu hliníka alebo iónu je potrebné značné množstvo energie.
- Hliník je schopný tvoriť širokú škálu izotopov v rozsahu od 21Al do 43Al, s energiami v rozsahu od 0.05 MeV do 9.6 MeV.
- Fyzikálne vlastnosti hliníka z neho robia vysoko všestranný materiál, ktorý je vhodný pre širokú škálu aplikácií, od konštrukcie a dopravy až po elektroniku a balenie.
Hliník: Chémia za kovom
- Hliník objavil v roku 1825 dánsky chemik Hans Christian Oersted.
- Je to post-prechodný kov so symbolom Al a atómovým číslom 13.
- Hliník je pri izbovej teplote pevný a má trojmocnosť.
- Má malý atómový polomer a je vysoko elektronegatívny, vďaka čomu sa silne spája s inými prvkami a vytvára zlúčeniny.
- Medzi vlastnosti hliníka patrí, že je dobrým vodičom elektriny a tepla, má nízku hustotu a je odolný voči korózii.
- Je nevyhnutný pre moderný život a má široké využitie v stavebníctve, doprave a balení.
Výroba a zušľachťovanie hliníka
- Hliník sa vyrába Hall-Héroultovým procesom, ktorý zahŕňa elektrolýzu oxidu hlinitého (Al2O3) v roztavenom kryolite (Na3AlF6).
- Tento proces je energeticky náročný a drahý, ale hliník je široko dostupný a vhodný na použitie.
- Schopnosť vyrábať hliník vo veľkých množstvách a za relatívne nízke náklady z neho urobila bežný kov v modernej spoločnosti.
- Proces rafinácie zahŕňa pridávanie ďalších kovov, ako je horčík, aby sa vyrobili zliatiny so špecifickými vlastnosťami.
Hliník v prírode a jeho vodná chémia
- Hliník je najrozšírenejším kovom v zemskej kôre, no nenachádza sa v čistej forme.
- Bežne sa vyskytuje v mineráloch, ako je bauxit a hlina.
- Hydroxid hlinitý (Al(OH)3) je bežná zlúčenina, ktorá vzniká, keď hliník reaguje s vodnými roztokmi, ako je hydroxid draselný (KOH).
- Hliník v prítomnosti vody vytvára na svojom povrchu tenkú vrstvu oxidu, ktorá ho chráni pred ďalšou koróziou.
Použitie a aplikácie hliníka
- Hliník má vďaka svojim vlastnostiam široké využitie, vrátane toho, že je ľahký, pevný a ľahko sa s ním pracuje.
- Bežne sa používa v stavebníctve, doprave, balení a elektronike.
- Hliník je vhodný na výrobu tenkých kusov, ako sú fólie, a veľkých kusov, ako sú stavebné rámy.
- Schopnosť miešať hliník s inými kovmi umožňuje výrobu zliatin so špecifickými vlastnosťami, ako je pevnosť a odolnosť proti korózii.
- Hliníkové tyče sa bežne používajú v elektrických rozvodoch kvôli ich dobrej vodivosti.
Pôvod hliníka: Ako sa prirodzene vyskytuje
- Hliník je tretím najrozšírenejším prvkom v zemskej kôre, tvorí asi 8 % jej hmotnosti.
- Je to prvok s relatívne nízkym atómovým číslom, so symbolom Al a atómovým číslom 13.
- Hliník sa v prírode nenachádza v čistej forme, ale skôr v kombinácii s inými prvkami a zlúčeninami.
- Vyskytuje sa v širokej škále minerálov, vrátane kremičitanov a oxidov, ako aj vo forme bauxitu, zmesi hydratovaných oxidov hliníka.
- Bauxit je primárnym zdrojom hliníka a nachádza sa vo veľkých množstvách v niektorých krajinách vrátane Austrálie, Guiney a Brazílie.
- Hliník sa vyskytuje aj vo vyvrelých horninách ako hlinitokremičitany v živcoch, živcoch a sľudách a v pôde z nich odvodenej ako íl.
- Pri ďalšom zvetrávaní sa javí ako bauxit a laterit bohatý na železo.
Veda za tvorbou hliníka
- Hliník sa vytvára v jadre hviezd prostredníctvom fúznych reakcií a je vyvrhnutý do vesmíru, keď tieto hviezdy explodujú ako supernovy.
- Môže sa tiež vyrábať v malých množstvách spaľovaním určitých materiálov, ako je horčík, v prítomnosti kyslíka.
- Hliník je stabilný prvok a nie je ľahké ho rozložiť alebo zničiť chemickými reakciami.
- Je extrémne pevný a ľahký, čo z neho robí cenný materiál pre širokú škálu aplikácií.
Rôzne formy hliníka v prírode
- Hliník môže existovať v rôznych formách v závislosti od podmienok, v ktorých sa nachádza.
- Hliník je vo svojej kovovej forme pevný, ťažný a kujný materiál, ktorý sa bežne používa pri výrobe širokej škály produktov.
- Môže existovať aj vo forme zlúčenín, ako je oxid hlinitý (Al2O3), ktorý je bežne známy ako korund alebo rubín.
- Natívny hliník, v ktorom sa prvok nachádza vo svojej čistej forme, je extrémne vzácny a nachádza sa len na niekoľkých miestach po celom svete, vrátane Južnej Ameriky a Grónska.
- Hliník môže byť tiež viazaný s inými prvkami, ako je vodík a kyslík, za vzniku zlúčenín ako hydroxid hlinitý (Al(OH)3) a oxid hlinitý (Al2O3).
Od ťažby k výrobe: Cesta výroby hliníka
- Bauxit je primárny materiál používaný pri výrobe hliníka
- Hojne sa vyskytuje v tropických a subtropických oblastiach, najmä v Južnej Amerike, Afrike a Austrálii
- Bauxit je sedimentárna hornina, ktorá pozostáva zo zmesi minerálov vrátane hydroxidu hlinitého, oxidu železa a oxidu kremičitého.
- Na extrakciu bauxitu odborníci používajú metódu nazývanú odstrel, ktorá zahŕňa použitie výbušnín na odstránenie ornice a zeme, aby sa dostali k bohatým ložiskám umiestneným pod nimi.
- Vyťažený bauxit sa potom skladuje a prepravuje do rafinérie
Rafinácia bauxitu na získanie oxidu hlinitého
- Proces rafinácie začína čistením bauxitu, aby sa odstránili všetky nečistoty, ako je hlina a stopy železa a iných ťažkých kovov.
- Vyčistený bauxit sa potom rozdrví na malé kúsky a vysuší, čím vznikne suchý prášok
- Tento prášok sa umiestni do veľkej nádrže, kde sa zmieša so špecifickým typom lúhu sodného a zahrieva sa pod tlakom.
- Výsledná chemická reakcia vytvára látku nazývanú oxid hlinitý, čo je biely práškový materiál
- Oxid hlinitý sa potom skladuje a prepravuje do huty na ďalšie spracovanie
Tavenie oxidu hlinitého na výrobu hliníka
- Proces tavenia zahŕňa premenu oxidu hlinitého na hliníkový kov
- Súčasná metóda používaná vo väčšine krajín zahŕňa Hall-Heroultov proces, ktorý pozostáva z dvoch hlavných krokov: redukcia oxidu hlinitého na oxid hlinitý a elektrolýza oxidu hlinitého na výrobu kovového hliníka.
- Redukcia oxidu hlinitého na oxid hlinitý zahŕňa zahrievanie oxidu hlinitého s redukčným činidlom, ako je uhlík, aby sa odstránil kyslík a vytvoril sa oxid hlinitý.
- Oxid hlinitý sa potom rozpustí v roztavenom elektrolyte a podrobí sa elektrickému prúdu za vzniku hliníka
- Proces tavenia vyžaduje značné množstvo energie a bežne sa nachádza v blízkosti zdrojov lacnej elektriny, ako sú vodné elektrárne
- Výsledkom procesu tavenia sú vysokokvalitné hliníkové produkty, ktoré sa používajú v širokej škále priemyselných odvetví vrátane stavebníctva, dopravy a balenia.
Hliník: Všestranný kov pre širokú škálu aplikácií
Hliník je široko používaný kov, ktorý má široké uplatnenie v rôznych priemyselných odvetviach. Ide o ľahký, pevný a odolný materiál, s ktorým sa ľahko pracuje, vďaka čomu je obľúbenou voľbou pre mnohé aplikácie. V tejto časti preskúmame rôzne aplikácie hliníka a vlastnosti, ktoré z neho robia taký všestranný materiál.
Aplikácie v stavebníctve
Hliník je obľúbenou voľbou pre stavebníctvo vďaka svojej nízkej hmotnosti a odolnosti voči korózii. Niektoré z hlavných aplikácií hliníka v stavebníctve a stavebníctve zahŕňajú:
- Strešné krytiny, obklady a fasády
- Okná, dvere a výklady
- Architektonické kovanie a balustrády
- Odkvapové a drenážne systémy
- Nášľapné a priemyselné podlahy
Hliník sa tiež bežne používa pri stavbe športových zariadení, ako sú štadióny a arény, vďaka svojej nízkej hmotnosti a odolnosti.
Aplikácie vo výrobe a priemysle
Hliník je široko používaný vo výrobnom a priemyselnom sektore vďaka svojim mechanickým a chemickým vlastnostiam. Niektoré z hlavných aplikácií hliníka vo výrobe a priemysle zahŕňajú:
- Elektrické prenosové vedenia a komponenty
- Výroba plechoviek na nápoje a potraviny
- Nádoby a kuchynské vybavenie
- Komponenty pre dopravný priemysel vrátane železníc a automobilov
- Zliatiny pre rôzne priemyselné aplikácie, vrátane katalyzátorov a materiálov odolných voči korózii
Hliník sa bežne používa aj ako fólia na balenie a izoláciu vďaka svojej schopnosti premeny tepla a odolnosti voči vode a vysychaniu.
Zliatiny hliníka a ich aplikácie
Zliatiny hliníka sa vyrábajú legovacími činidlami, ako je meď, zinok a kremík, aby sa zlepšili mechanické a chemické vlastnosti kovu. Niektoré z najbežnejších hliníkových zliatin a ich aplikácie zahŕňajú:
- Tvárnené zliatiny- používajú sa pri výrobe rôznych komponentov vďaka svojej vysokej pevnosti a dobrej tvarovateľnosti
- Liate zliatiny - používajú sa pri výrobe zložitých komponentov vďaka ich schopnosti odlievať do zložitých tvarov
- Kynal – rodina zliatin vyvinutá spoločnosťou British Imperial Chemical Industries, ktoré sa široko používajú pri výrobe elektrických prenosových vedení a komponentov.
Globálny trh s hliníkom
Hliník je jedným z najpoužívanejších kovov na svete a má široké uplatnenie v rôznych priemyselných odvetviach. Globálny trh s hliníkom je významný, pričom väčšina výroby hliníka pochádza z Číny, po ktorej nasleduje Rusko a Kanada. Očakáva sa, že dopyt po hliníku bude naďalej rásť, najmä v automobilovom a stavebnom priemysle, keďže sa zvyšuje potreba ľahkých a odolných materiálov.
Práca s hliníkom: techniky a tipy
Pokiaľ ide o prácu s hliníkom, existuje niekoľko techník a tipov, ktoré môžu tento proces uľahčiť a zefektívniť:
- Rezanie: Hliník je možné rezať pomocou rôznych nástrojov, vrátane píl, nožníc a dokonca aj jednoduchých rezačiek na krabice. Je však dôležité použiť správny nástroj pre danú prácu a dbať na to, aby sa materiál počas procesu nepoškodil.
- Ohýbanie: Hliník je relatívne mäkký kov, ktorý umožňuje ľahké ohýbanie a tvarovanie do rôznych foriem. Je však dôležité používať správnu techniku, aby nedošlo k poškodeniu alebo zanechaniu nepekných stôp.
- Spájanie: Hliník je možné spájať rôznymi spôsobmi, vrátane zvárania, tvrdého spájkovania a spájkovania. Každá metóda má svoje výhody a nevýhody, v závislosti od konkrétnej aplikácie.
- Povrchová úprava: Hliník môže byť dokončený rôznymi spôsobmi, vrátane leštenia, eloxovania a lakovania. Každá metóda má svoje vlastné jedinečné výhody a môže byť použitá na vytvorenie rôznych rôznych vzhľadov a povrchových úprav.
použitie
Hliník je široko používaný v rôznych aplikáciách, vrátane:
- Konštrukcia: Hliník je obľúbenou voľbou pre stavebné materiály vďaka svojej pevnosti, odolnosti a nízkej hmotnosti.
- Varenie: Hliník sa často používa v riadoch kvôli jeho schopnosti rýchlo a rovnomerne viesť teplo.
- Obvodové spoje a bloky: Hliník sa bežne používa pri výrobe obvodových spojov a blokov vďaka svojej schopnosti viesť elektrinu.
- Balenie: Hliník sa používa na výrobu rôznych obalových materiálov vrátane plechoviek, fólií a dokonca aj obalov na vajcia.
Vplyv na životné prostredie
Aj keď je hliník vysoko všestranný a užitočný materiál, je dôležité zvážiť jeho vplyv na životné prostredie. Výroba hliníka si vyžaduje veľké množstvo energie a môže spôsobiť značné škody na životnom prostredí, ak sa nerobí zodpovedne. Existuje však množstvo techník a procesov, ktoré možno použiť na zníženie vplyvu výroby a používania hliníka na životné prostredie.
Vplyv výroby hliníka na životné prostredie
Hliník je toxická chemikália, ktorá môže mať škodlivé účinky na vodné ekosystémy. Keď sa uvoľní do vodných útvarov, môže spôsobiť stratu iónov plazmy a hemolymfy u rýb a bezstavovcov, čo vedie k zlyhaniu osmoregulácie. To môže viesť k strate rastlinných a živočíšnych druhov, čo vedie k zníženiu biodiverzity. Okrem toho uvoľňovanie emisií síry počas výroby hliníka môže viesť ku kyslým dažďom, ktoré ďalej poškodzujú vodné ekosystémy.
Suchozemské ekosystémy
Výroba hliníka má významný vplyv aj na suchozemské ekosystémy. Odlesňovanie je často nevyhnutné, aby sa vytvoril priestor pre závody na výrobu hliníka, čo vedie k strate biotopov pre mnohé druhy rastlín a živočíchov. Uvoľňovanie znečisťujúcich látok do ovzdušia môže poškodiť aj zdravie okolitých obcí a voľne žijúcich živočíchov. Ďalším problémom je znečistenie pôdy, pretože chemikálie používané vo výrobnom procese môžu preniknúť do zeme a poškodiť život rastlín.
záver
Takže tu to máte, mnoho použití hliníka a prečo je to taký užitočný materiál. Je to ľahký kov s veľkou pevnosťou, vďaka čomu je ideálny na konštrukciu, prepravu a balenie. Navyše je netoxický a nemagnetický, takže jeho používanie je bezpečné. Tak sa ho nebojte využiť! Vždy ho môžete recyklovať, keď s ním skončíte.
Som Joost Nusselder, zakladateľ spoločnosti Tools Doctor, obchodník s obsahom a otec. Rád skúšam nové vybavenie a spolu s mojím tímom od roku 2016 vytváram podrobné blogové články, aby som pomohol verným čitateľom s nástrojmi a tipmi na tvorbu.
