Aluminio (elemento)
Na Galipedia, a wikipedia en galego.
|
|||||||||||||||||||
| Xeral | |||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nome, símbolo, número | Aluminio, Ao, 13 | ||||||||||||||||||
| Serie química | Metais do bloque p | ||||||||||||||||||
| Grupo, período, bloque | 13, 3 , p | ||||||||||||||||||
| Densidade, dureza Mohs | 2702 kg/m³, 2,75 | ||||||||||||||||||
| Aparencia |
|
||||||||||||||||||
| Propiedades atómicas | |||||||||||||||||||
| Peso atómico | 26,981538 uma | ||||||||||||||||||
| Radio medio† | 125 pm | ||||||||||||||||||
| Radio atómico calculado | 118 pm | ||||||||||||||||||
| Radio covalente | 118 pm | ||||||||||||||||||
| Radio de Van der Waals | Sen datos | ||||||||||||||||||
| Configuración electrónica | [Ne]3s²3p¹ | ||||||||||||||||||
| Estados de oxidación (óxido) | 3 (anfótero) | ||||||||||||||||||
| Estrutura cristalina | Cúbica centrada
nas caras |
||||||||||||||||||
| Propiedades físicas | |||||||||||||||||||
| Estado da materia | 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 | ||||||||||||||||||
| Presión de vapor | 2,42x10-6 Pa a 577 K | ||||||||||||||||||
| Velocidade do son | 5100 m/s a 933 K | ||||||||||||||||||
| Información diversa | |||||||||||||||||||
| Electronegatividade | 1.61 (Pauling) | ||||||||||||||||||
| Calor específica | 900 J/(kgK) | ||||||||||||||||||
| Resistividade eléctrica a 20 ºC | 2,850/cm²/cm. | ||||||||||||||||||
| Condutividade eléctrica | 37,7x106/m ? | ||||||||||||||||||
| Módulo de elasticidade | 6.700 kg/mm² | ||||||||||||||||||
| Carga de ruptura | de 16 a 20 kg/mm² | ||||||||||||||||||
| Condutividade térmica | 237 W/(mK) | ||||||||||||||||||
| Potenciais de ionización | |||||||||||||||||||
| 1º = 577,5 kJ/mol | 6º = 18379 kJ/mol | ||||||||||||||||||
| 2º = 1816,7 kJ/mol | 7º = 23326 kJ/mol | ||||||||||||||||||
| 3º = 2744,8 kJ/mol | 8º = 27465 kJ/mol | ||||||||||||||||||
| 4º = 11577 kJ/mol | 9º = 31853 kJ/mol | ||||||||||||||||||
| 5º = 14842 kJ/mol | 10º = 38473 kJ/mol | ||||||||||||||||||
| Isótopos máis estables | |||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
| Valores no SI e en condicións normais
(0 ºC e 1 atm), salvo que se indique o contrario. †Calculado a partir de distintas lonxitudes de enlace covalente, metálico ou iónico. |
|||||||||||||||||||
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.
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.
Índice |
[editar] Características principais
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 fundición. 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).
[editar] 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 deterioro 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, 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 ºC, 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 grasos (p. ex. o estearato de aluminio) forman parte da formulación do napalm.
- Os hidruros complexos de aluminio son reductores 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 (A o2Ou3) é utilizado como abrassivo. Unhas variantes (rubí, zafiro) utilízanse na xoiería como pedras preciosas.
Aliaxes de aluminio: Duraluminio
[editar] 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 astrinxente en medicina, uso aínda en vigor.
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.
En 1807, Humphrey Davy propuxo o nome aluminum para este metal aínda non descuberto, 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.
[editar] 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 dos 60 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 ºC, excesivamente alta para acometer o proceso de forma económica polo que era disolta en criolita fundida, o que diminuía a temperatura ata os 1000ºC. Actualmente, a criolita substitúese cada vez máis pola ciolita un fluoruro artificial de aluminio, sodio e calcio.
[editar] 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
[editar] 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 Alzheimer, aínda que a teoría foi refugada.
[editar] 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.
[editar] 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.
Como exemplo temos que a empresa TOMRA LATASA de Chile mantén convenios de recolleita de envases en colexios e centros de recreación. Tamén dispuxo contedores especiais para que os consumidores dispoñan as latas baleiras nelas. Algúns destes contedores son máis sofisticados e contan cun dispositivo especial que esmaga as latas cando se dispoñen no contedor de modo de maximizar a súa capacidade.
