Aluminio

O aluminio é o elemento químico, de símbolo Al e número atómico 13. Co 8,13 % é o elemento metálico máis abundante na codia terrestre. O aluminio é demasiado reactivo quimicamente como para que apareza só, polo que se atopa combinado na natureza cuns 270 minerais distintos.

A súa lixeireza, condutividade eléctrica, resistencia á corrosión e baixo punto fusión convérteno nun material idóneo para multitude de aplicacións, especialmente en aeronáutica. Así a todo, a elevada cantidade de enerxía necesaria para a súa obtención dificulta a súa maior utilización; dificultade que pode compensarse polo seu baixo custo de reciclado, a súa dilatada vida útil e a estabilidade do seu prezo.

Aluminio
Aluminium bar surface etched
B
  Cubic, face-centered.png
 
13
Al
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
Al
Ga
MagnesioAluminioSilicio
Táboa periódica dos elementos
Información xeral
Nome, símbolo, número Aluminio, Al, 13
Serie química Metais do bloque p
Grupo, período, bloque 13, 3, p
Densidade 2698,4 kg/m3
Aparencia Prateado
Propiedades atómicas
Masa atómica 26,9815385(7)[1] u
Raio medio 125 pm
Raio atómico (calc) 118 pm
Raio covalente 118 pm
Configuración electrónica [Ne]3s23p1
Electróns por nivel de enerxía 2, 8, 3
Estado(s) de oxidación 3
Óxido Anfótero
Estrutura cristalina cúbica centrada nas caras
Propiedades físicas
Estado ordinario Sólido
Punto de fusión 933,47 K
Punto de ebulición 2792 K
Entalpía de vaporización 293,4 kJ/mol
Entalpía de fusión 10,79 kJ/mol
Volume molar 10,00×10-6 m3/mol
Varios
Electronegatividade (Pauling) 1,61
Calor específica 900 J/(K·kg)
Condutividade eléctrica 37,7 × 106 S/m
Condutividade térmica 237 W/(K·m)
1.ª Enerxía de ionización 577,5 kJ/mol
2.ª Enerxía de ionización 1816,7 kJ/mol
3.ª Enerxía de ionización 2744,8 kJ/mol
4.ª Enerxía de ionización 11 577 kJ/mol
5.ª Enerxía de ionización 14 842 kJ/mol
6.ª Enerxía de ionización {{{E_ionización6}}} kJ/mol
7.ª Enerxía de ionización {{{E_ionización7}}} kJ/mol
8.ª enerxía de ionización {{{E_ionización8}}} kJ/mol
9.ª Enerxía de ionización {{{E_ionización9}}} kJ/mol
10.ª Enerxía de ionización {{{E_ionización10}}} kJ/mol
Isótopos máis estables
iso AN Período MD Ed PD
MeV
26Alsint.717 000ε4,00426Mg
27Al100%estable con 14 neutróns
Unidades segundo o SI e en condicións normais de presión e temperatura, salvo indicación contraria.

Características principais

Aluminium-4
Cacho de aluminio.

O aluminio é un metal lixeiro, brando pero resistente, de aspecto gris prateada. A súa densidade é aproximadamente un terzo da do aceiro ou do cobre. É moi maleable e dúctil e é apto para o mecanizado e a aliaxe. Debido á súa elevada calor de oxidación fórmase rapidamente ao aire unha fina capa superficial de óxido de aluminio (Alumina A o2Ou3)impermeable e adherente que detén o proceso de oxidación proporcionándolle resistencia á corrosión e durabilidade. Esta capa protectora pode ser ampliada por electrólise en presenza de oxalatos.

O aluminio ten características anfóteras. Isto significa que se disolve tanto en ácidos (formando sales de aluminio) como en bases fortes (formando aluminatos co anión [Ao(OH)4]- liberando hidróxeno.

A capa de óxido formada sobre o aluminio pódese disolver en ácido cítrico formando citrato de aluminio.

O principal e case único estado de oxidación do aluminio é III como é de esperar polos seus tres electróns na capa de valencia (Véxase metal pesado).

Aplicacións

Xa sexa considerando a cantidade ou o valor do metal empregado, o seu uso excede ao do calquera outro exceptuando o aceiro, e é un material importante en multitude de actividades económicas.

O aluminio puro é brando e fráxil, pero as súas aliaxes con pequenas cantidades de cobre, manganeso, silicio, magnesio e outros elementos presentan unha gran variedade de características adecuadas ás máis diversas aplicacións. Estas aliaxes constitúen o compoñente principal de multitude de compoñentes dos avións e foguetes, nos cales o peso é un factor crítico.

Cando se evapora aluminio no baleiro, forma un revestimento que reflicte tanto a luz visible como a infravermella; ademais a capa de óxido que se forma impide o deterioramento do recubrimento, por esta razón empregouse para revestir os espellos de telescopios, en substitución da prata.

Dada a súa gran reactividade química, finamente pulverizado úsase como combustible sólido de foguetes e para aumentar a potencia de explosivos, como ánodo de sacrificio e en procesos de aluminotermia (termita) para a obtención de metais.

Outros usos do aluminio son:

  • Transporte, como material estrutural en avións, automóbiles, tanques, superestruturas de buques, blindaxes etc.
  • Embalaxe; papel de aluminio, latas, tetrabriks etc.
  • Construción; fiestras, portas, perfís estruturais, cubertas etc.
  • Bens de uso; utensilios de cociña, ferramentas etc.
  • Transmisión eléctrica. Aínda que a súa condutividade eléctrica é tan só o 60% da do cobre a súa maior lixeireza permite unha maior separación das torres de alta tensión, diminuíndo os custos da infraestrutura.
  • Recipientes crioxénicos (ata -200 °C, xa que non presenta temperatura de trancisión (dúctil a fráxil) como o aceiro, así a tenacidade do material é mellor a baixas temperaturas, calderería.
  • Os sales de aluminio dos ácidos graxos (p. ex. o estearato de aluminio) forman parte da formulación do napalm.
  • Os hidruros complexos de aluminio son redutores valurosos en síntese orgánica.
  • Os haluros de aluminio teñen características de ácido Lewis e son utilizados como tales como catalizadores ou reactivos auxiliares.
  • Os aluminosilicatos son unha clase importante de minerais. Forman parte das arxilas e son a base de moitas cerámicas. Aditivos
  • de óxido de aluminio ou aluminosilicatos a vidros varían as características térmicas, mecánicas e ópticas dos vidiros.
  • O corundo (Al2O3) é utilizado como abrasivo. Unhas variantes (rubí, zafiro) utilízanse na xoiería como pedras preciosas.

Aliaxes de aluminio

  • Duraluminio: contén un 4 % de cobre e de 0,5 a 1 % de magnesio e silicio.
  • Silumin: contén de 12,5 a 13,5 de sílice.

Historia

Tanto en Grecia como en Roma empregábase o alume (do latín alūmen, -ĭnis, alume), un sal dobre de aluminio e potasio, en tintorería e como adstrinxente en medicina, uso aínda en vigor.

En 1761, Guyton de Morveau suxeríu chamar "alumine" á base do alume. En 1808 Humphry Davy identificou a existencia dunha base de metal no alume, que nun principio chamou "alumium", pero máis tarde decidiu cambialo por aluminium por coherencia coa maioría dos nomes de elementos, que usan o sufixo -ium. Deste derivaron os nomes actuais noutros idiomas; no entanto, nos EEUU co tempo se popularizou o uso da primeira forma, hoxe tamén admitida pola IUPAC aínda que prefire a outra.

Xeralmente recoñécese a Friedrich Wöhler o illamento do aluminio en 1827. Aínda así, o metal foi obtido, impuro, dous anos antes polo físico e químico danés Hans Christian Ørsted. Ademais, Pierre Berthier descobreu aluminio no mineral da bauxita e o extraeu con éxito del. Frenchman Henri Etienne Sainte-Claire Deville mellorou o método de Wöhler en 1846, e describiu as súas melloras nun libro en 1859. Deville tamén concebíu a idea da electrólise do óxido de aluminio disolto en criolita. Charles Martin Hall e Paul Héroult desenvolverían un proceso máis práctico despois de Deville.

Antes de que fose desenvolvido o proceso Hall-Héroult a finais da década de 1880, o aluminio era moi difícil de extraer dos seus diversos minerais. Isto facía ao aluminio puro máis valioso que o ouro. Barras de aluminio foron exhibidas na Exposición Universal de 1855.

Abundancia e obtención

Aínda que o aluminio é un material moi abundante na codia terrestre (8,1%) raramente se atopa libre. As súas aplicacións industriais son relativamente recentes, producíndose a escala industrial dende finais do século XIX. Cando foi descuberto atopouse que era extremadamente difícil a súa separación das rochas das que formaba parte, polo que durante un tempo foi considerado un metal precioso, máis caro có ouro; así a todo, coas melloras dos procesos os prezos baixaron continuamente ata colapsarse en 1889 tras descubrirse un método sinxelo de extracción do metal. Actualmente, un dos factores que estimula o seu uso é a estabilidade do seu prezo.

As primeiras sínteses do metal baseáronse na redución do cloruro de aluminio con potasio elemental. En 1859 Henri Sainte-Claire Deville publicou dúas melloras ao proceso de obtención ao substituír o potasio por sodio e o cloruro simple por dobre; posteriormente, a invención do proceso Hall-Héroult en 1886 abaratou o proceso de extracción do aluminio a partir do mineral, o que permitiu, xunto co proceso Bayer do mesmo ano, que se estendese o seu uso ata facerse común en multitude de aplicacións.

A recuperación do metal a partir da chatarra (reciclado) era unha práctica coñecida dende principios do século XX. É, así a todo, a partir da década de 1960 cando se xeneraliza, máis por razóns medioambientais que estritamente económicas.

O proceso ordinario de obtención do metal consta de dúas etapas, a obtención de alumina polo proceso Bayer a partir da bauxita, e posterior electrólise do óxido para obter o aluminio.

A elevada reactividade do aluminio impide extraelo da alumina mediante redución, sendo necesaria a electrólise do óxido, o que esixe á súa vez que este se atope en estado líquido. No entanto, a alumina ten un punto de fusión de 2000 °C, excesivamente alta para acometer o proceso de forma económica polo que era disolta en criolita fundida, o que diminuía a temperatura ata os 1000 °C. Actualmente, a criolita substitúese cada vez máis pola ciolita un fluoruro artificial de aluminio, sodio e calcio.

Isótopos

O aluminio ten nove isótopos cuxas masas atómicas varían entre 23 e 30 uma. Tan só o Al-27, estable, e Al-26, radioactivo cunha vida media de 0,72×106 anos, atópanse na natureza. O Al-26 prodúcese na atmosfera ao ser bombardeado o argon con raios cósmicos e protóns. Os isótopos de aluminio teñen aplicación práctica na datación de sedimentos mariños, xeos glaciares, meteoritos etc. A relación Al-26/Be-10 empregouse na análise de procesos de transporte, deposición, sedimentación e erosión a escalas de tempo de millóns de anos.

O Al-26 cosmoxénico aplicouse primeiro nos estudos da Lúa e os meteoritos. Estes últimos atópanse sometidos a un intenso bombardeo de raios cósmicos durante a súa viaxe espacial, producíndose unha cantidade significativa da Al-26. Tralo seu impacto contra a Terra, a atmosfera, que filtra os raios cósmicos, detén a produción da Al-26 permitindo determinar a data en que o meteorito caeu.

Véxase Magnesio

Precaucións

O aluminio é un dos poucos elementos abundantes na natureza que parecen non ter ningunha función biolóxica beneficiosa. Algunhas persoas manifestan alerxia ao aluminio, sufrindo dermatite por contacto, e ata desordes dixestivas ao inxerir alimentos cociñados en recipientes de aluminio; para o resto de persoas, non se considera tan tóxico coma os metais pesados, aínda que existen evidencias de certa toxicidade se se consome en grandes cantidades. O uso de recipientes de aluminio non se atopou que carrexe problemas de saúde, estando estes relacionados co consumo de antiácidos ou antitranspirantes que conteñen aluminio. Suxeriuse que o aluminio pode estar relacionado co Alzhéimer, aínda que a teoría foi refugada.

A toxicidade do aluminio inxerido cos alimentos é obxecto de estudo [2] e parece estar máis relacionado coa biodispoñibilidade que coa propia concentración do elemento no alimento. Son as características dos alimentos os que determinan a forma na que se descompón no intestino e as substancias químicas que se liberan. Comprobouse igualmente que, no caso do aluminio, existe un nivel de saturación a partir do cal aínda que se aumente a concentración do elemento non aumenta a cantidade absorbida.

Reciclaxe

O aluminio non cambia as súas características químicas durante o reciclado. O proceso pódese repetir indefinidamente e os obxectos de aluminio pódense fabricar enteiramente con material reciclado. Moitos refugallos de aluminio como as latas pódense prensar doadamente, reducindo o seu volume e facilitando o seu almacenamento e transporte, as latas usadas de aluminio teñen o valor máis alto de tódolos residuos de envases e embalaxes, o cal é un incentivo para a súa recuperación.

Algúns beneficios do reciclaxe de aluminio son:

  • Ao utilizar aluminio recuperado no proceso de fabricación de novos produtos existe un aforro de enerxía do 95% respecto de se utilizase materia curmá virxe (bauxita).
  • O proceso de reciclado é normalmente doado, xa que os obxectos de aluminio refugados están compostos normalmente só de aluminio polo que non se require unha separación previa doutros materiais.
  • Un residuo de aluminio é doado de manexar: é lixeiro, non se rompe, non arde e non se oxida, polo mesmo é tamén doado de transportar.

O aluminio é un material cotizado e rendible cun mercado importante a nivel mundial, polo que todo o aluminio recolleito ten garantido o seu reciclado.

A reciclaxe de aluminio produce beneficios xa que proporciona unha fonte de ingresos e ocupación para a man de obra non cualificada.

Accións emprendidas

Moitas persoas nos países en desenvolvemento se dedican á recolección de aluminio de refugallo, principalmente latas, polo que contribúen á reciclaxe deste metal. Outras persoas fano por conciencia ambiental; en moitas partes do mundo organizacións comunais, supermercados, escolas e tendas de tódolos tamaños contan cun programa de reciclaxe de aluminio.

Notas

  1. CIAAW
  2. Food Standards Agency: Assessing the bio-availability of Aluminium and Manganese in food products by using in vitro gastro-intestinal models. Earth, Environmental and Life Sciences, 2011 [1][Ligazón morta]

Véxase tamén

Bibliografía

Ligazóns externas

Arxila

A arxila está constituída por agregados de silicatos de aluminio hidratados, procedentes da descomposición de minerais de aluminio. Presenta diversas coloracións segundo as impurezas que contén, sendo branca cando é pura. Xorde da descomposición de rochas que conteñen feldespato, orixinada nun proceso natural que dura decenas de miles de anos.

Azul

O azul é unha das tres cores-luz primarias, e cor-pigmento secundaria, resultado da superposición dos pigmentos ciano e maxenta. Atópase na faixa 470 nm do espectro de cores visíbeis.

Sinónimos: cerúleo, cárdeo, celeste, azur, zafiro.

Bauxita

A bauxita é un mineral da clase dos hidróxidos cuxa fórmula química é Al2O3·2H2O e que constitúe unha importante fonte de aluminio.

Bronce

O bronce é o nome co que se denominan toda unha serie de aliaxes metálicas que teñen como base o cobre e outro metal, xeralmente estaño (entre un 3-20%) e proporcións variables doutros elementos como zinc, aluminio, antimonio, fósforo, prata. Outros elementos con características de dureza superiores ao cobre fan mellorar as súas propiedades mecánicas.

Catión

Un catión é un ión con carga eléctrica positiva. Entre os catións máis habituais temos os catións metálicos formados cando un átomo dun metal perde algún dos seus electróns.

Así: cando un átomo de sodio perde un dos seus electróns da lugar o catión sodio ou ión sodio, Na+.

Na → Na+ + 1 e-Cando un átomo de calcio perde dous electróns da lugar o ión calcio, Ca2+ :

Ca → Ca2+ + 2 e-Cando un átomo de aluminio perde tres electróns da lugar o catión ou ión aluminio, Al3+:

Al → Al3+ + 3 e-Existen tamén catións formados por máis dun átomo. Por exemplo o ión amonio é un catión formado por un átomo de nitróxeno e catro de hidróxeno que acumulan entre todos eles unha carga neta positiva, NH4+:

H+ + NH3 → NH4+

Cromo

O cromo é un elemento químico de número atómico 24 que se atopa no grupo 6 da táboa periódica dos elementos. O seu símbolo é Cr. É un metal que se emprega especialmente en metalurxia.

Disco compacto

Un CD (das siglas inglesas de Compact Disc) ou disco compacto é un soporte dixital óptico para todo tipo de datos (son, vídeo, documentos etc). Foi creado en 1980 por Sony e Philips e comercializado a partir de 1982 deica hoxe. Nos días de hoxe, tecnoloxías sucesoras como o DVD poden desprazar ou minimizar esta forma de almacenamento; o DVD tamén é un almacenamento óptico. Quer o CD quer o DVD utilizan o láser como ferramenta fundamental á hora de ler e gravar.

Elementos do grupo 3

Un elemento do grupo 3 é un elemento situado dentro da táboa periódica no grupo 3. Os átomos destes elementos teñen gran tendencia a oxidarse e son moi reactivos, predominando o estado de oxidación +3. Presentan propiedades moi similares ao aluminio. Dan lugar a iones incoloros.

Elementos do período 3

Un 'elemento do período 3 é un dos elementos químicos na terceira fila (ou período da táboa periódica dos elementos químicos. A táboa periódica preséntase en filas para ilustrar as tendencias recorrentes (periódicas) no comportamento químico dos elementos a medida que aumenta o seu número atómico: comézase unha nova fila cando a táboa periódica salta unha fila e comeza a repetirse un comportamento químico, os elementos con comportamiento similar aparecen nas mesmas columnas verticais. O terceiro período contén oito elementos: sodio, magnesio, aluminio, silicio, fósforo, xofre, cloro e argon. Os dous primeiros, o sodio e o magnesio, son membros do bloque s da táboa periódica, mentres que os outros son membros do bloque p. Hai que ter en conta que hai unha subcapa 3d, pero non se reenche ata o período 4, dando así á táboa de períodos a súa forma característica de "dúas filas á vez". Todos os elementos do periódo 3 ocorren na natureza e teñen polo menos un isótopo estable.

Feldespato

Os feldespatos son un grupo de minerais constituídos por silicatos de aluminio, potasio, calcio e sodio. Son uns minerais que forman unha serie isomorfa na que estes tres últimos elementos químicos substitúen en ocasións ó aluminio creando diferentes variedes con diversas propiedades físicas e químicas.

Hidróxido de sodio

O hidróxido de sodio (NaOH), tamén coñecido como sosa cáustica, é unha base cáustica. É amplamente utilizado na industria, sobre todo como base forte, na fabricación de pasta de papel, na industria téxtil, na potabilización da auga, e na industria dos deterxentes. A produción mundial en 1998 era duns 45 millóns de toneladas. É tamén a base máis comunmente empregada nos laboratorios químicos.

Indio (elemento)

O indio é un elemento químico de número atómico 49 situado no grupo 13 da táboa periódica dos elementos. O seu símbolo é In. É un metal pouco abundante, maleable, facilmente fundible, quimicamente semellante ao aluminio e ao galio, pero máis parecido ao zinc (de feito, a principal fonte de obtención deste metal é a partir das minas de zinc). Entre outras aplicacións, emprégase para formar películas delgadas que serven como películas lubricantes.

Magnesio

O magnesio é o elemento químico de símbolo Mg e número atómico 12. É o sétimo elemento en abundancia constituíndo da orde do 2% da cortiza terrestre e o terceiro máis abundante disolto na auga de mar. Emprégase primordialmente como elemento de aliaxe.

Metal

Un metal é un material distinguido pola súa habilidade para conducir calor e electricidade. Están agrupados na táboa periódica dos elementos. Teñen de 1 a 3 electróns de valencia, sendo os seus átomos pouco electronegativos e tendo unha baixa enerxía de ionización.

Os metais teñen certas propiedades físicas características: poden ser brillantes, ter alta densidade, ser dúctiles e maleables, ter un punto de fusión alto, ser duros, e ser bos condutores da calor e da electricidade.

Estas propiedades débense ó feito de que os electróns exteriores están ligados só lixeiramente ós átomos, formando unha especie de mar que os baña a todos (ver semicondutor), que se coñece como Enlace metálico.

Os metais poden formar aliaxes entre si e clasifícanse segundo a súa densidade en:

Ultralixeiros: Densidade en g/cm³ inferior a 2. Os máis comúns deste tipo son o magnesio e o berilio.

Lixeiros: Densidade en g/cm³ inferior a 4,5. Os máis comúns deste tipo son o aluminio e o titanio.

Pesados: Densidade en g/cm³ superior a 4,5. Son a maioría dos metais.

Metano

O metano é un composto de carbono e hidróxeno, de fórmula CH4. É un hidrocarburo, o primeiro membro da serie dos alcanos. É máis lixeiro que o aire, incoloro, inodoro e inflamable. Encóntrase no gas natural (entre un 75% e un 90%), no gas grisú das minas de carbón, nos procesos das refinerías de petróleo, e como produto da descomposición da materia nos pantanos. É un dos principais compoñentes da atmosfera dos planetas Saturno, Urano e Neptuno.

Pode obterse mediante a hidroxenación de carbono ou dióxido de carbono, pola acción da auga con carburo de aluminio ou tamén ó quentar etanoato de sodio cun álcali.

É apreciado como combustible e para producir cloruro de hidróxeno, amoníaco, etino (acetileno) e formaldehido.

Mica

As micas son un grupo de minerais constituídos por silicatos de potasio, aluminio, magnesio e ferro. Son uns minerais exfoliables en láminas moi delgadas e flexibles, dunha dureza moi baixa e moi brillantes. As variedades principais da mica pola súa abundancia son a biotita e a moscovita.

As micas figuran entre os minerais máis abundantes da natureza. En total constitúen aproximadamente o 3.8% do peso da codia terrestre, encontrándose, fundamentalmente, en rochas intrusivas ácidas e xistos micáceos cristalinos.

Encóntranse na natureza canda outros minerais (cuarzo, feldespato) formando vetas dentro de rochas, xeralmente, duras. É necesario realizar voaduras das rocas para despois eliminar os minerais estraños e obter así a mica en bruto. O rendemento desta explotación é moi baixo. A mica en bruto é posteriormente exfoliada, recortada e exfoliada de novo para pasar a ser clasificada de acordo co tamaño dos cadrados obtidos. Posteriormente, é clasificada de novo atendendo á transparencia, contido de minerais estraños, lisura da superficie etc.

No 2005, India tiña os maiores depósitos de mica no mundo. China era o maior produtor de mica con case un terzo de participación global seguida polos Estados Unidos, Corea do Sur e o Canadá, segundo a British Geological Survey.

Silicato

Os minerais silicatados ou simplemente silicatos constitúen a maior e mais importante clase de minerais constituíntes das rochas, como é o granito, a area ou a arxila. Representan o 75 % da codia terrestre. Tamén é empregado para a fabricación de vidro.

Están formados por silicio e máis osíxeno (SixOy). Tamén poden ter cantidades doutros minerais como aluminio, ferro, magnesio ou calcio.

Os minerais compostos de silicatos caracterízanse pola forma tetraédrica (SiO44) dos seus cristais. Os tetraedros poden formar cadeas, cadeas dobres, follas ou estruturas.

A unidade SiO44 ten cargas negativas, polo que son compensadas xeralmente pola presenza de ións de metais alcalino ou alcalinotérreos, así como outros metais tipo aluminio.

Se todos os átomos de osíxeno están compartidos, é dicir, a carga está neutralizada, obtense unha rede tridimensional denominada sílice ou dióxido de silicio, SiO2.

Nos aluminosilicatos un átomo de silicio é substituído por un de aluminio.

Suriname

Suriname (nome oficial: Republiek Suriname) é un país de América do Sur, limitado ao norte polo océano Atlántico, ao este por Güiana Francesa, ao sur polo Brasil e ao oeste por Güiana. Área: 163 265 km². Capital: Paramaribo. As cidades máis poboadas son Paramaribo, Nieuw Nickerie e Meerzorg. O seu clima é quente e húmido.

Óxido de aluminio

A alúmina ou óxido de aluminio é unha substancia obtida da bauxita e utilizada principalmnete para a obtención de aluminio, aínda que polo seu carácter abrasivo úsase tamén para puír.

Outras linguas

This page is based on a Wikipedia article written by authors (here).
Text is available under the CC BY-SA 3.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.