Hliník

Hliník (IPA: /ˌæljʊˈmɪniəm/, /ˌæljəˈmɪniəm/) nebo hliník (IPA: /əˈluːmɪnəm/, viz oddíl "pravopis" níže) je stříbřitý a kujný člen skupiny chudých kovů chemických prvků. Má symbol Al; jeho atomové číslo je 13.

Hliník se nachází především v bauxitové rudě a vyniká svou schopností odolávat korozi (díky jevu pasivace) a nízkou hmotností. Konstrukční součásti vyrobené z hliníku a jeho slitin mají zásadní význam pro letecký průmysl a jsou velmi důležité i v dalších oblastech dopravy a stavebnictví.

Hliník je měkký, lehký kov, jehož vzhled se v závislosti na drsnosti povrchu pohybuje od stříbřitého po matně šedý. Hliník je netoxický, nemagnetický a nejiskřící. Mez kluzu čistého hliníku je 7-11 MPa, zatímco hliníkové slitiny mají mez kluzu v rozmezí 200 MPa až 600 MPa. Hliník má přibližně třetinovou hustotu a tuhost oproti oceli. Je tvárný a snadno se obrábí, odlévá a lisuje.

Odolnost proti korozi je vynikající díky tenké povrchové vrstvě oxidu hlinitého, která se vytvoří, když je kov vystaven působení vzduchu, a účinně zabraňuje další oxidaci. Nejpevnější slitiny hliníku jsou méně odolné proti korozi v důsledku galvanických reakcí s legovanou mědí.

Atomy hliníku jsou uspořádány do struktury FCC. Hliník má vysokou stohovací energii přibližně 200 mJ/m².

Hliník je jedním z mála kovů, které si v jemně práškové formě zachovávají plnou stříbřitou odrazivost, a proto je důležitou součástí stříbrných barev. Zrcadlový hliník má nejvyšší odrazivost ze všech kovů v oblasti 200-400 nm (UV) a 3000-10000 nm (vzdálené IR), zatímco ve viditelné oblasti 400-700 nm jej mírně předčí stříbro a v oblasti 700-3000 (blízké IR) stříbro, zlato a měď. [Jak odkazovat a odkazovat na shrnutí nebo text].

Hliník je dobrý tepelný a elektrický vodič, hmotnostně lepší než měď. Hliník je schopen být supravodičem, přičemž kritická teplota supravodivosti je 1,2 Kelvina [Jak odkazovat a odkazovat na shrnutí nebo text].

Kousek hliníkového kovu dlouhý asi 15 centimetrů.

Ať už se jedná o množství nebo hodnotu, celosvětové využití hliníku převyšuje využití jakéhokoli jiného kovu s výjimkou železa a je důležité prakticky ve všech segmentech světového hospodářství.

S relativně čistým hliníkem se setkáváme pouze v případech, kdy je odolnost proti korozi a/nebo zpracovatelnost důležitější než pevnost nebo tvrdost. Čistý hliník výborně odráží (přibližně 99 %) viditelné světlo a dobře odráží (přibližně 95 %) infračervené světlo. Tenkou vrstvu hliníku lze nanášet na rovný povrch chemickou depozicí z par nebo chemickými prostředky a vytvářet tak optické povlaky a zrcadla.

Čistý hliník má nízkou pevnost v tahu, ale v kombinaci s tepelně-mechanickým zpracováním vykazují hliníkové slitiny výrazné zlepšení mechanických vlastností, zejména při temperování. Hliníkové slitiny tvoří důležité součásti letadel a raket díky vysokému poměru pevnosti k hmotnosti. Hliník snadno tvoří slitiny s mnoha prvky, jako je měď, zinek, hořčík, mangan a křemík (např. dural). Dnes jsou téměř všechny objemové kovové materiály, které se volně označují jako "hliník", ve skutečnosti slitinami. Například běžné hliníkové fólie jsou slitiny 92 % až 99 % hliníku.

Některé z mnoha způsobů použití hliníkového kovu jsou:

Staří Řekové a Římané používali soli hliníku jako barviva a jako adstringenty na obvazy ran; hliník se dodnes používá jako styptikum. V roce 1761 Guyton de Morveau navrhl nazývat hlinitý základ alumin. V roce 1808 Humphry Davy zjistil existenci kovového základu hliníku, který nejprve pojmenoval alumium a později aluminium (viz níže oddíl Hláskování).

Friedrich Wöhler se obecně zasloužil o izolaci hliníku (latinsky alumen, alum) v roce 1827 smícháním bezvodého chloridu hlinitého s draslíkem. Tento kov však byl poprvé vyroben již o dva roky dříve, avšak v nečisté formě, dánským fyzikem a chemikem Hansem Christianem Ørstedem. Ørsteda lze proto také označit za objevitele tohoto kovu. Dále Pierre Berthier objevil hliník v bauxitové rudě a úspěšně jej získal. Francouz Henri Etienne Sainte-Claire Deville v roce 1846 Wöhlerovu metodu vylepšil a v roce 1859 svá vylepšení popsal v knize, mezi nimiž bylo hlavní nahrazení sodíku podstatně dražším draslíkem.

(Poznámka: Devilleova kniha nese název "De l'aluminium, ses propriétés, sa fabrication" (Paříž, 1859). Je docela pravděpodobné, že Deville přišel také na myšlenku elektrolýzy oxidu hlinitého rozpuštěného v kryolitu. Praktičtější postup však mohli po Devilleovi vyvinout Charles Martin Hall a Paul Heroult).

Socha známá jako Eros na Piccadilly Circus v Londýně byla vyrobena v roce 1893 a je jednou z prvních soch odlitých z hliníku.

Hliník byl vybrán jako materiál pro vrchol Washingtonova památníku v roce 1884, kdy jedna unce (30 gramů) stála denní mzdu běžného dělníka na projektu; hliník měl přibližně stejnou hodnotu jako stříbro.

Američan Charles Martin Hall z Oberlinu v Ohiu podal žádost o patent (U.S. Patent 400 664). ) v roce 1886 na elektrolytický proces získávání hliníku stejnou technikou, kterou v Evropě nezávisle na něm vyvíjel Francouz Paul Héroult. Vynález Hall-Héroultova procesu v roce 1886 zlevnil získávání hliníku z minerálů a v současnosti je hlavní metodou běžně používanou na celém světě. Hallův-Héroultův proces neumožňuje přímou výrobu superčistého hliníku. Po schválení svého patentu v roce 1889 založil Hall s finanční podporou Alfreda E. Hunta z Pittsburghu v Pensylvánii společnost Pittsburgh Reduction Company, která byla v roce 1907 přejmenována na Aluminum Company of America, později zkráceně Alcoa. Brzy po nástupu Adolfa Hitlera k moci se Německo stalo světovým lídrem ve výrobě hliníku. Do roku 1942 však nové projekty vodních elektráren, jako byla přehrada Grand Coulee Dam, poskytly Spojeným státům něco, čemu nacistické Německo nemohlo konkurovat, poskytly jim dostatečnou výrobní kapacitu, aby mohly během čtyř let vyrobit dostatek hliníku na výrobu šedesáti tisíc válečných letadel [jak odkazovat a odkazovat na shrnutí nebo text].

Hliník je neurotoxin, který mění funkci hematoencefalické bariéry. Je to jeden z mála hojně se vyskytujících prvků, který zřejmě nemá žádnou prospěšnou funkci pro živé buňky. Malé procento lidí je na něj alergické - při jakékoli jeho formě se u nich objevuje kontaktní dermatitida: svědivá vyrážka při používání styptických přípravků nebo antiperspirantů, poruchy trávení a neschopnost vstřebávat živiny při konzumaci potravin připravených na hliníkových pánvích a zvracení a další příznaky otravy při požití výrobků, jako je Amphojel a Maalox (antacida). U ostatních lidí není hliník považován za tak toxický jako těžké kovy, ale existují důkazy o určité toxicitě, pokud je konzumován v nadměrném množství. Nebylo prokázáno, že by používání hliníkového nádobí, které je oblíbené pro svou odolnost vůči korozi a dobrou tepelnou vodivost, obecně vedlo k toxicitě hliníku. Pravděpodobnější příčinou toxicity je nadměrná konzumace antacid obsahujících sloučeniny hliníku a nadměrné používání antiperspirantů obsahujících hliník. Dr. Philippa D. Darby z University of Reading ve výzkumu publikovaném v časopise Journal of Applied Toxicology prokázala, že soli hliníku zvyšují expresi genů souvisejících s estrogenem v lidských buňkách rakoviny prsu pěstovaných v laboratoři. Účinky těchto solí podobné estrogenům vedly k jejich zařazení mezi metaloestrogeny.

Předpokládá se, že hliník je příčinou Alzheimerovy choroby, protože se zjistilo, že některé mozkové plaky obsahují tento kov. Výzkum v této oblasti nebyl jednoznačný; hromadění hliníku může být důsledkem poškození Alzheimerovy choroby, nikoli její příčinou. V každém případě, pokud existuje nějaká toxicita hliníku, musí být způsobena velmi specifickým mechanismem, protože celková expozice člověka tomuto prvku ve formě přirozeně se vyskytujícího jílu v půdě a prachu je během života nesmírně velká.

Rtuť nanesená na povrch hliníkové slitiny může poškodit ochranný oxidový povrchový film vytvořením amalgámu. To může způsobit další korozi a oslabení struktury. Z tohoto důvodu nejsou rtuťové teploměry povoleny v mnoha dopravních letadlech, protože v mnoha konstrukcích letadel se používá hliník.

Práškový hliník může reagovat s Fe2O3 za vzniku Fe a Al2O3. Tato směs je známá jako termit, který hoří s vysokým energetickým výkonem. Termit může vzniknout neúmyslně při broušení, ale vzhledem k vysoké zápalné teplotě jsou tyto události ve většině dílenských provozů nepravděpodobné.

Etymologie a historie názvosloví

Nejstarší citace v Oxfordském slovníku angličtiny, kde je slovo použito jako název pro tento prvek, je alumium, které Humphry Davy použil v roce 1808 pro kov, který se snažil elektrolyticky izolovat z minerálu oxidu hlinitého. Citace pochází z jeho časopisu Philosophical Transactions: "Kdybych měl to štěstí a získal kovové látky, které jsem hledal, navrhl bych pro ně názvy silicium, alumium, zirkonium a glucium.".

Přípona -ium měla tu výhodu, že odpovídala precedentu, který byl v té době vytvořen u jiných nově objevených prvků: draslíku, sodíku, hořčíku, vápníku a stroncia (které Davy sám izoloval). Nicméně hlásky -um pro prvky nebyly v té době neznámé, jako například platina, kterou Evropané znali od 16. století, molybden, objevený v roce 1778, a tantal, objevený v roce 1802.

Američané používali slovo -ium po většinu devatenáctého století, přičemž ve Websterově slovníku z roku 1828 se objevilo aluminium. V roce 1892 však Charles Martin Hall použil v reklamním letáku na svou novou elektrolytickou metodu výroby kovu hlásku -um, přestože ve všech patentech, které v letech 1886 až 1903 podal, neustále používal hlásku -ium. Následně se objevily domněnky, že tento pravopis odráží snadněji vyslovitelné slovo s jednou slabikou méně, nebo že pravopis na letáku byl pravopisnou chybou. Hallova dominance ve výrobě tohoto kovu zajistila, že se v Severní Americe stal standardem pravopis aluminium; Websterův nezkrácený slovník z roku 1913 však nadále používal verzi na -ium.

V roce 1926 se Americká chemická společnost oficiálně rozhodla používat ve svých publikacích slovo aluminium; americké slovníky obvykle označují pravopis aluminium jako britskou variantu.

Ve Velké Británii a dalších zemích, kde se používá britský pravopis, se používá pouze aluminium. Ve Spojených státech amerických je pravopis aluminium většinou neznámý a převládá pravopis aluminium. Kanadský Oxfordský slovník preferuje aluminium, zatímco australský Macquarie Dictionary dává přednost aluminium.

V ostatních anglicky mluvících zemích se ve vědeckém i nevědeckém kontextu běžně používají hlásky (a s nimi spojená výslovnost) aluminium a aluminium. Prakticky ve všech ostatních jazycích se píše analogicky s koncovkou -ium.

Mezinárodní unie pro čistou a aplikovanou chemii (IUPAC) přijala hliník jako standardní mezinárodní název prvku v roce 1990, ale o tři roky později uznala hliník jako přijatelnou variantu. Proto jejich periodická tabulka obsahuje oba prvky, ale hliník je v ní uveden na prvním místě. IUPAC ve svých interních publikacích oficiálně upřednostňuje používání hliníku, ačkoli v několika publikacích IUPAC se používá pravopisný název aluminium.