Aluminio

Aluminio
; 13	Al
	Al
	Ga
	Magnesio ← Aluminio → Silicio
	Táboa periódica dos elementos
	[[Ficheiro:{{{espectro}}}\|300px\|center]]
	Liñas espectrais do Aluminio
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
Dureza	{{{dureza}}}
Aparencia	Prateado;
N° CAS	{{{CAS}}}
N° EINECS	{{{EINECS}}}
Propiedades atómicas
Masa atómica	26,9815385(7) u
Raio medio	125 pm
Raio atómico (calc)	118 pm
Raio covalente	118 pm
Raio de van der Waals	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
Punto de inflamabilidade	{{{P_inflamabilidade}}} K
Entalpía de vaporización	293,4 kJ/mol
Entalpía de fusión	10,79 kJ/mol
Presión de vapor
Temperatura crítica	K
Presión crítica	Pa
Volume molar	10,00×10-6 m3/mol
Velocidade do son	6400 m/s a 293.15 K (20 °C)
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
	MeV
	Unidades segundo o SI e en condicións normais de presión e temperatura, salvo indicación contraria.

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.

Características principais[editar | editar a fonte]

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[editar | editar a fonte]

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 a deterioración 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[editar | editar a fonte]

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[editar | editar a fonte]

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 concibiu 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[editar | editar a fonte]

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.

Produción[editar | editar a fonte]

Isótopos[editar | editar a fonte]

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[editar | editar a fonte]

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[editar | editar a fonte]

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[editar | editar a fonte]

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[editar | editar a fonte]

↑ CIAAW
↑ 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]}