Hliník je stříbřitě bílý, měkký, nemagnetický, tvárný kov ve skupině boru. Hmotnostně tvoří hliník asi 8% zemské kůry; je to třetí nejhojnější prvek po kyslíku a křemíku a nejhojnější kov v kůře, i když je méně běžný v plášti níže.
asi 70% draků komerčních civilních letadel je vyrobeno ze slitin hliníku a bez hliníku by civilní letectví nebylo ekonomicky životaschopné. Hliník se získává z hlavní rudy, bauxitu. Významná ložiska bauxitu se nacházejí po celé Austrálii, Karibiku, Africe, Číně a Jižní Americe.
protony a neutrony v hliníku
Hliník je chemický prvek s atomovým číslem 13, což znamená, že v jeho jádru je 13 protonů. Celkový počet protonů v jádře se nazývá atomové číslo atomu a je dán symbolem z. celkový elektrický náboj jádra je tedy +Ze, kde e (elementární náboj) se rovná 1 602 x 10-19 coulombs.
celkový počet neutronů v jádru atomu se nazývá neutronové číslo atomu a je uveden symbol N. neutronové číslo plus atomové číslo se rovná atomovému hmotnostnímu číslu: N + Z=A. rozdíl mezi neutronovým číslem a atomovým číslem je znám jako přebytek neutronů: D = N-Z = A-2Z.
pro stabilní prvky existuje obvykle řada stabilních izotopů. Izotopy jsou nuklidy, které mají stejné atomové číslo, a jsou tedy stejným prvkem, ale liší se počtem neutronů. Hmotnostní počty typických izotopů hliníku jsou 27.
Hlavní izotopy hliníku
z izotopů hliníku je stabilní pouze 27Al. To odpovídá hliníku s lichým atomovým číslem. Pouze 27Al (stabilní izotop) a 26Al (radioaktivní izotop, t1/2 = 7,2×105 y) se vyskytují přirozeně, nicméně 27Al obsahuje téměř veškerý přírodní hliník. Jiné než 26Al, všechny radioizotopy mají poločas rozpadu pod 7 minut, většina pod sekundu.
hliník-27 se skládá z 13 protonů, 14 neutronů a 13 elektronů. Je to jediný pravěký izotop hliníku, tj. jediný, který na Zemi existuje ve své současné podobě od vzniku planety. Téměř veškerý hliník na Zemi je přítomen jako tento izotop, což z něj činí mononuklidický prvek
hliník-26 se skládá z 13 protonů, 13 neutronů a 13 elektronů. Kosmogenní hliník-26 byl poprvé použit ve studiích měsíce a meteoritů. Úlomky meteoritů jsou po odletu ze svých mateřských těl vystaveny intenzivnímu bombardování kosmickými paprsky během jejich cestování vesmírem, což způsobuje podstatnou produkci 26Al. Po pádu na Zemi, atmosférické stínění chrání fragmenty meteoritu před další 26Al produkcí, a jeho rozpad pak může být použit k určení pozemského věku meteoritu.
stabilní izotopy
| izotop | hojnost | počet neutronů |
| 27Al | 100% | 14 |
typické nestabilní izotopy
| izotop | poločas | rozpad Režim | produkt |
| 26Al | 7.17 × 105 y | pozitronový rozpad | 26Mg |
| 28Al | 2.245(5) min | beta rozpad | 28Si |
konfigurace elektronů a elektronů
počet elektronů v elektricky neutrálním atomu je stejný jako počet protonů v jádře. Proto je počet elektronů v neutrálním atomu hliníku 13. Každý elektron je ovlivněn elektrickými poli produkovanými kladným jaderným nábojem a dalšími (Z – 1) negativními elektrony v atomu.
protože počet elektronů a jejich uspořádání jsou zodpovědné za chemické chování atomů, atomové číslo identifikuje různé chemické prvky. Konfigurace těchto elektronů vyplývá z principů kvantové mechaniky. Počet elektronů v elektronových skořápkách každého prvku, zejména nejvzdálenější valenční skořápka, je primárním faktorem při určování jeho chování při chemické vazbě. V periodické tabulce jsou prvky uvedeny v pořadí podle rostoucího atomového čísla z.
elektronová konfigurace hliníku je 3s2 3p1.
možné oxidační stavy jsou -2; -1; +1; +2; +3.
Atom hliníku má 13 elektronů, uspořádaných v elektronové konfiguraci 3s2 3p1, se třemi elektrony mimo stabilní konfiguraci vzácných plynů. Hliník může relativně snadno odevzdat své tři nejvzdálenější elektrony v mnoha chemických reakcích (viz níže). Elektronegativita hliníku je 1,61 (Paulingova stupnice). Převážná většina sloučenin, včetně všech minerálů obsahujících hliník a všech komerčně významných sloučenin hliníku, obsahuje hliník v oxidačním stavu 3+. Koordinační počet těchto sloučenin se liší, ale obecně je Al3+ buď šest nebo čtyři souřadnice. Téměř všechny sloučeniny hliníku (III) jsou bezbarvé.
nejběžnější hliníková slitina
obecně platí, že hliníkové slitiny řady 6000 jsou legovány hořčíkem a křemíkem. Slitina 6061 je jednou z nejpoužívanějších slitin řady 6000. Má dobré mechanické vlastnosti, Snadno se obrábí,je svařitelný a může být vytvrzen srážením, ale ne na vysoké síly, které mohou dosáhnout 2000 a 7000. Má velmi dobrou odolnost proti korozi a velmi dobrou svařitelnost, i když má sníženou pevnost ve svarové zóně. Mechanické vlastnosti 6061 do značné míry závisí na teplotě nebo tepelném zpracování materiálu. Ve srovnání se slitinou 2024 je 6061 snadněji zpracován a zůstává odolný proti korozi, i když je povrch obroušen.
proton je jednou z subatomárních částic, které tvoří hmotu. Ve vesmíru jsou protony hojné a tvoří asi polovinu veškeré viditelné hmoty. Má kladný elektrický náboj (+1e) a klidovou hmotnost rovnající se 1, 67262 × 10-27 kg (938, 272 MeV / c2) – okrajově lehčí než neutron, ale téměř 1836krát větší než elektron. Proton má střední poloměr čtverce asi 0,87 × 10-15 m nebo 0,87 fm a je to spin – ½ fermion.
protony existují v jádrech typických atomů spolu s jejich neutrálními protějšky, neutrony. Neutrony a protony, běžně nazývané nukleony, jsou spojeny dohromady v atomovém jádru, kde představují 99,9 procenta hmotnosti atomu. Výzkum ve fyzice vysokoenergetických částic ve 20. století odhalil, že neutron ani proton nejsou nejmenším stavebním kamenem hmoty.
neutron je jednou z subatomárních částic, které tvoří hmotu. Ve vesmíru jsou neutrony hojné a tvoří více než polovinu veškeré viditelné hmoty. Nemá žádný elektrický náboj a klidovou hmotnost rovnající se 1, 67493 × 10-27 kg-nepatrně větší než hmotnost protonu, ale téměř 1839krát větší než hmotnost elektronu. Neutron má střední poloměr čtverce asi 0,8×10-15 m, nebo 0,8 fm, a je to spin – ½ fermion.
atomová jádra se skládají z protonů a neutronů, které se navzájem přitahují jadernou silou, zatímco protony se navzájem odpuzují elektrickou silou díky svému kladnému náboji. Tyto dvě síly soutěží, což vede k různé stabilitě jader. Existují pouze určité kombinace neutronů a protonů, které tvoří stabilní jádra.
neutrony stabilizují jádro, protože se navzájem přitahují a protony, což pomáhá kompenzovat elektrický odpor mezi protony. V důsledku toho, jak se počet protonů zvyšuje, je pro vytvoření stabilního jádra zapotřebí rostoucí poměr neutronů k protonům. Pokud je pro daný počet protonů příliš mnoho nebo příliš málo neutronů, výsledné jádro není stabilní a prochází radioaktivním rozpadem. Nestabilní izotopy se rozpadají různými cestami radioaktivního rozpadu, nejčastěji alfa rozpad, beta rozpad, nebo zachycení elektronů. Je známo mnoho dalších vzácných typů rozpadu, jako je spontánní štěpení nebo emise neutronů. Je třeba poznamenat, že všechny tyto cesty rozpadu mohou být doprovázeny následnou emisí gama záření. Čisté alfa nebo beta rozpady jsou velmi vzácné.
periodická tabulka je tabulkové zobrazení chemických prvků uspořádaných na základě jejich atomových čísel, elektronových konfigurací a chemických vlastností. Elektronová konfigurace je distribuce elektronů atomu nebo molekuly (nebo jiné fyzikální struktury) v atomových nebo molekulárních orbitálech. Znalost elektronové konfigurace různých atomů je užitečná při pochopení struktury periodické tabulky prvků.
každá pevná látka, kapalina, plyn a plazma se skládají z neutrálních nebo ionizovaných atomů. Chemické vlastnosti atomu jsou určeny počtem protonů, ve skutečnosti počtem a uspořádáním elektronů. Konfigurace těchto elektronů vyplývá z principů kvantové mechaniky. Počet elektronů v elektronových skořápkách každého prvku, zejména nejvzdálenější valenční skořápka, je primárním faktorem při určování jeho chování při chemické vazbě. V periodické tabulce jsou prvky uvedeny v pořadí podle rostoucího atomového čísla z.
je to Pauliho vylučovací princip, který vyžaduje, aby elektrony v atomu zabíraly různé energetické hladiny místo toho, aby všechny kondenzovaly v základním stavu. Uspořádání elektronů v základním stavu multielektronových atomů začíná nejnižším energetickým stavem (pozemním stavem) a postupně se odtud pohybuje po energetické stupnici, dokud každému z elektronů atomu není přiřazena jedinečná sada kvantových čísel. Tato skutečnost má klíčové důsledky pro budování periodické tabulky prvků.
první dva sloupce na levé straně periodické tabulky jsou tam, kde jsou obsazeny podskořápky s. Z tohoto důvodu jsou první dva řádky periodické tabulky označeny blokem s. Podobně, blok p je nejvíce vpravo šest sloupců periodické tabulky, Blok d je prostřední 10 sloupce periodické tabulky, zatímco blok f je část 14 sloupců, která je obvykle zobrazena jako oddělená od hlavního těla periodické tabulky. Mohlo by to být součástí hlavního těla, ale periodická tabulka by byla poměrně dlouhá a těžkopádná.
pro atomy s mnoha elektrony může být tato notace zdlouhavá, a proto se používá zkrácená notace. Elektronová konfigurace může být vizualizována jako jádrové elektrony, ekvivalentní vzácnému plynu předchozího období, a valenční elektrony (např.
oxidační stavy
oxidační stavy jsou obvykle reprezentovány celými čísly, která mohou být kladná, nulová nebo záporná. Většina prvků má více než jeden možný oxidační stav. Například uhlík má devět možných celočíselných oxidačních stavů od -4 do +4.
současná definice oxidačního stavu IUPAC Gold Book je:
„oxidační stav atomu je náboj tohoto atomu po iontové aproximaci jeho heteronukleárních vazeb …“
a termín oxidační číslo je téměř synonymem. Prvek, který není kombinován s jinými různými prvky, má oxidační stav 0. Oxidační stav 0 nastává u všech prvků-je to prostě prvek v jeho elementární formě. Atom prvku ve sloučenině bude mít pozitivní oxidační stav, pokud má odstraněny elektrony. Podobně přidání elektronů vede k negativnímu oxidačnímu stavu. Také jsme rozlišovali mezi možnými a běžnými oxidačními stavy každého prvku. Například křemík má devět možných celočíselných oxidačních stavů od -4 do +4, ale pouze -4, 0 a +4 jsou běžné oxidační stavy.
shrnutí
| prvek | hliník |
| počet protonů | 13 |
| počet neutronů (typické izotopy) | 27 |
| počet elektronů | 13 |
| konfigurace elektronů | 3s2 3p1 |
| oxidační stavy | -2; -1; +1; +2; +3 |
