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Artículo bueno
Magnesio - Aluminio - Silicio

B
Ne  
Ga
 


Tabla completa
General
Nombre, símbolo, número Aluminio, Al, 13
Serie química Metales del bloque p
Grupo, periodo, bloque 13, 3 , p

Plateado
Propiedades atómicas
Masa atómica 26,9815386(8) u
Radio medio? 125 pm
Radio atómico calculado 118 pm
Radio covalente 118 pm
Radio de Van der Waals Sin datos
Configuración electrónica [Ne]3s²3p¹
Estados de oxidación (óxido) 3 (anfótero)
Estructura cristalina Cúbica centrada
en las caras
Propiedades físicas
Estado de la materia sólido
Punto de fusión 933,47 K(660°C)
Punto de ebullición 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
Velocidad del sonido 5100 m/s a 933 K
Información diversa
Electronegatividad 1.61 (Pauling)
Calor específico 900 J/(kg·K)
Resistividad eléctrica a 20 °C 2,850/cm²/cm.
Conductividad eléctrica 37,7x106/m ?
Módulo de elasticidad 6.700 kg/mm²
Tracción de 16 a 20 kg/mm²
Conductividad térmica 237 W/(m·K)
Potenciales 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 más estables
iso. AN (%) Periodo de semidesintegración MD ED (MeV) PD
26Al Sintético 7,17×105 a ? 4,004 26Mg
27Al 100 Al es estable con 14 neutrones
Valores en el SI y en condiciones normales
(0 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.
?Calculado a partir de distintas longitudes
de enlace covalente, metálico o iónico.


El aluminio es un elemento químico, de símbolo Al y número atómico 13. Se trata de un metal no ferroso, abundante en la corteza terrestre, ya que constituye aproximadamente un 7,5% de su peso. En estado natural se encuentra en muchos silicatos (feldespatos, plagioclasas y micas). Como metal se extrae del mineral conocido con el nombre de bauxita, por transformación en aluminio mediante electrólisis sucesiva.

El aluminio es el metal que más se utiliza después del acero, debido a las buenas propiedades mecánicas que tiene. El aluminio fue aislado por primera vez en 1825 por el físico danés H. C. Oersted (Oersted se hizo famoso por su experimento de 1820, que mostró la relación entre electricidad y magnetismo). El principal inconveniente para su obtención reside en la elevada cantidad de energía eléctrica requerida, dificultando así su mayor utilización. Este problema se compensa por su bajo coste de reciclado, su dilatada vida útil y la estabilidad de su precio.

Tabla de contenidos

[editar] Historia

Tanto en Grecia como en Roma se empleaba el alumbre (del latín al?men, -?nis, alumbre), una sal doble de aluminio y potasio como mordiente en tintorería y astringente en medicina, uso aún en vigor.

Generalmente se reconoce a Friedrich Wöhler el aislamiento del aluminio en 1827. Aún así, el metal fue obtenido, impuro, dos años antes por el físico y químico danés Hans Christian Ørsted. En 1807, Humphrey Davy propuso el nombre aluminum para este metal aún no descubierto, pero más tarde decidió cambiarlo por aluminium por coherencia con la mayoría de los nombres de elementos, que usan el sufijo -ium. De éste derivaron los nombres actuales en otros idiomas; no obstante, en los EE.UU. con el tiempo se popularizó el uso de la primera forma, hoy también admitida por la IUPAC aunque prefiere la otra.[1]

El proceso que se utiliza en la actualidad para la obtención del aluminio fue inventado por un joven estadounidense cuando todavía era un estudiante del Oberlin College. Una singular coincidencia hizo que Paul Héroult, de la misma edad que Hall, realizara el mismo descubrimiento, de modo independiente, en Francia y, aproximadamente, de forma simultánea. Como resultado del descubrimiento de Hall y Hérault se hizo económicamente practicable la producción de aluminio a gran escala por primera vez. Ello posibilitó que el aluminio pasara a ser un metal común y familiar. [2]

[editar] Isótopos

El aluminio tiene nueve isótopos cuyas masas atómicas varían entre 23 y 30 u. Tan sólo el 27Al, estable, y 26Al, radiactivo con un periodo de semidesintegración de 7'2×105 años, se encuentran en la naturaleza. El 26Al se produce en la atmósfera al ser bombardeado el argón con rayos cósmicos y protones. Los isótopos de aluminio tienen aplicación práctica en la datación de sedimentos marinos, hielos glaciares, meteoritos, etc. La relación 26Al/10Be se ha empleado en el análisis de procesos de transporte, deposición, sedimentación y erosión a escalas de tiempo de millones de años.

El 26Al cosmogénico se aplicó primero en los estudios de la Luna y los meteoritos. Éstos últimos se encuentran sometidos a un intenso bombardeo de rayos cósmicos durante su viaje espacial, produciéndose una cantidad significativa de 26Al. Tras su impacto contra la Tierra, la atmósfera, que filtra los rayos cósmicos, detiene la producción de 26Al permitiendo determinar la fecha en la que el meteorito cayó. [3]

Véase también: Magnesio

[editar] Características del aluminio

[editar] Características físicas

Entre las características físicas del aluminio se tienen las siguientes:

[editar] Características mecánicas

Bauxita (Hérault)
Bauxita (Hérault)

Entre las características mecánicas del aluminio se tienen las siguientes:

[editar] Características químicas

Estructura atómica del aluminio
Estructura atómica del aluminio

El aluminio reacciona con facilidad con HCl, NaOH, perclórico, pero en general resiste la corrosión debido al óxido.Sin embargo cuando hay iones Cu(++) y Cl(-) su pasivación desaparece y es muy reactivo. Los alquilAluminios son tan reactivos que destruyen el tejido humano y arden al aire.- El óxido de aluminio es tan estable que se utiliza el metal para obtener otros metales a partir de sus óxidos (Cromo,Manganeso etc) por el proceso aluminotérmico

[editar] Aleaciones de aluminio

Desde el punto de vista físico, el aluminio puro posee una resistencia muy baja a la tracción y una dureza escasa. En cambio, unido en aleación con otros elementos, el aluminio adquiere características mecánicas muy superiores. A estas aleaciones se las conoce con el nombre genérico de Duraluminio, y pueden ser centenares de aleaciones diferentes. El duraluminio contiene pequeñas cantidades de cobre (Cu) (3-5%), Magnesio (Mg) (0,5-2%), Manganeso (Mn) (0,25-1%) y Zinc (3,5-5%).

Son también importantes los diversos tipos de aleaciones llamadas anticorodal, a base de aluminio (Al) y pequeños aportes de Magnesio (Mg) y Silicio (Si). Pero que pueden contener a veces Manganeso (Mn), Titanio (Ti) y Cromo (Cr). A estas aleaciones se las conoce con el nombre de avional, duralinox, silumin, hidronalio, peraluman, etc.

Como hay distintas composiciones de aluminio en el mercado, es importante considerar las propiedades que éstas presentan, pues, en la industria de la manufactura, unas son mas favorables que otras (6064-T1 por ejemplo).[4]

[editar] Aplicaciones y usos del aluminio

Estatua de aluminio dedicada a Eros y ubicada en Picadilly- Londres, construida en 1893
Estatua de aluminio dedicada a Eros y ubicada en Picadilly- Londres, construida en 1893

Ya sea considerando la cantidad o el valor del metal empleado, el uso industrial del aluminio excede al del cualquier otro metal exceptuando el hierro / acero. Es un material importante en multitud de actividades económicas y ha sido considerado un recurso estratégico en situaciones de conflicto.

[editar] Aluminio metálico

El aluminio se utiliza rara vez 100% puro, casi siempre se usa aleado con otros metales. El aluminio puro se emplea principalmente en la fabricación de espejos, tanto para uso doméstico como para telescopios reflectores.

Los principales usos industriales de las aleaciones metálicas de aluminio son:

Debido a su gran reactividad química, el aluminio se usa finamente pulverizado como combustible sólido de cohete espacial y para aumentar la potencia de explosión.

También se usa como ánodo de sacrificio y en procesos de aluminotermia (termita) para la obtención y soldadura de metales.

[editar] Compuestos no metálicos de aluminio

Tipica pieza de fundición de una aleación de aluminio (pieza del ventilador de una aspiradora).
Tipica pieza de fundición de una aleación de aluminio (pieza del ventilador de una aspiradora).

[editar] Corrosión del aluminio

El aluminio metálico se recubre espontáneamente de una delgada capa de óxido que evita su corrosión. Sin embargo, esta capa desaparece en presencia de ácidos, particularmente del perclórico y clorhídrico; asimismo, en soluciones muy alcalinas de hidróxido potásico (KOH) o hidróxido sódico (NaOH) ocurre una enérgica reacción. La presencia de CuCl2 o CuBr2 también destruye el óxido y hace que el aluminio se disuelva enérgicamente en agua. Con mercurio y sales de éste, el aluminio reacciona si está limpio formando una amalgama que impide su pasivación. Reacciona también enérgicamente en frío con bromo y en caliente con muchas sustancias, dependiendo de la temperatura, reduciendo a casi cualquier óxido (proceso termita). Es atacado por los haloalcanos. Las reacciones del aluminio a menudo van acompañadas de emisión de luz. [7] (Reacciones exoérgicas).

[editar] Producción de aluminio

Moneda de aluminio y trozo de metal
Moneda de aluminio y trozo de metal
Lingote de aluminio
Lingote de aluminio
Produción mundial de aluminuo primario. Fuente : International Aluminium Institute
Produción mundial de aluminuo primario. Fuente : International Aluminium Institute

Aunque el aluminio es un material muy abundante en la corteza terrestre (8,1%), raramente se encuentra libre. El tipo de tierra de que se extrae el aluminio se llama mineral de bauxita. La bauxita es un mineral rico en óxido de aluminio, formado a lo largo de millones de años mediante la erosión química de rocas que contienen silicatos de aluminio. Primero se extrajo en Francia y desde entonces se ha encontrado en muchos lugares en todo el mundo. Actualmente, la mayor parte de la minería de bauxita está situada en el Caribe, Australia y África.[8]

Para convertir bauxita en aluminio, se muele el mineral y se mezcla con cal viva y sosa cáustica; se bombea esta mezcla en recipientes a alta presión y se calienta. El óxido de aluminio que buscado se disuelve por efecto de la sosa cáustica y después se precipita a partir de esta solución; se lava y se calienta para quitar el agua. Lo que queda es el polvo blanco parecido al azúcar, denominado alúmina u óxido de aluminio (Al2O3).

Con cuatro toneladas de bauxita, es posible refinar aproximadamente dos toneladas de alúmina ? un polvo blanco de óxido de aluminio. La tecnología es compleja y el equipo es masivo. A partir de esas dos toneladas de alúmina se puede fundir una tonelada de aluminio. La fundición del aluminio fue inventada en 1888. Sus aplicaciones industriales son relativamente recientes, produciéndose a escala industrial desde finales del siglo XIX.

Alumino a partir de compuestos clorados:

\mathrm{4\ AlCl_3 + 3\ K \rightarrow Al + 3\ KAlCl_4}

Producción a partir de compuestos bromados:

\mathrm{AlBr_3 + 3\ H_2O \longrightarrow Al(OH)_3 + 3\ HBr}

La alúmina se convierte en aluminio en un proceso de reducción electrolítica conocido como fundición. Se disuelve la alúmina en un baño de criolita dentro de grandes células revestidas de carbono, conocidas como cubas electrolíticas. Cuando pasa una fuerte corriente eléctrica por el baño, el metal aluminio se separa de la solución química y se extrae mediante sifón.

La electrólisis es un proceso electroquímico en el que se utiliza el paso de la corriente eléctrica a través de una solución que contiene compuestos disociados en iones para provocar una serie de transformaciones químicas. La corriente eléctrica se proporciona a la solución sumergiendo en ella dos electrodos, uno llamado cátodo y otro llamado ánodo, conectados respectivamente al polo negativo y al polo positivo de una fuente de corriente continua. Para la producción electrolítica del aluminio se opera sobre una solución particular, obtenida disolviendo alúmina en un compuesto llamado criolita (fluoruro doble de aluminio y sodio) fundida para lo que son necesarias temperaturas del orden de 1000ºC. Por esta razón el consumo energético que se utiliza para obtener aluminio es muy elevado y lo convierte en uno de los metales más caros de obtener, ya que es necesario gastar de 17 a 20 kWh para obtener un kilo de metal de aluminio. Sin embargo, ya existen procesos alternativos que permiten una reducción de la energía necesaria; permiten una reducción del 70% respecto al procedimiento electrolítico. Estos procedimientos parten de arcillas ricas en aluminio en vez de partir de la bauxita.

El aluminio procedente de las cubas electrolíticas pasa a hornos para mezclarlo de manera precisa con otros metales para formar diversas aleaciones con propiedades específicas diseñadas para diversos usos. El metal se purifica en un proceso denominado adición de fundente y después se vierte en moldes o se funde directamente en lingotes. Los procesos adicionales pueden ser la fundición en moldes, laminación, forjado, extracción o extrusión.

Con una tonelada de aluminio es suficiente para fabricar más de 60.000 latas de refrescos o cerveza. Suficiente para fabricar las carrocerías de siete automóviles. Suficiente para fabricar 40.000 discos de memoria de computadora, capaces de almacenar todos los libros que se hayan publicado hasta la fecha.

Bobina de chapa de aluminio
Bobina de chapa de aluminio
Tendencia de la producción mundial de aluminio
Tendencia de la producción mundial de aluminio
Aluminio
Aluminio

Cuando fue descubierto se encontró que era extremadamente difícil su separación de las rocas de las que formaba parte, por lo que durante un tiempo fue considerado un metal precioso, más caro que el oro. Sin embargo, con las mejoras de los procesos los precios bajaron continuamente hasta colapsarse en 1889 tras descubrirse un método sencillo de extracción del metal. Las primeras síntesis del metal se basaron en la reducción del cloruro de aluminio con potasio elemental. En 1859 Henri Sainte-Claire Deville publicó dos mejoras al proceso de obtención al sustituir el potasio por sodio y el cloruro simple por doble; posteriormente, la invención del proceso Hall-Héroult en 1886 abarató el proceso de extracción del aluminio a partir del mineral, lo que permitió, junto con el proceso Bayer del mismo año, que se extendiera su uso hasta hacerse común en multitud de aplicaciones. Actualmente el proceso ordinario de obtención del metal consta de dos etapas, la obtención de alúmina por el proceso Bayer a partir de la bauxita, y posterior electrólisis del óxido para obtener el aluminio.

La elevada reactividad del aluminio impide extraerlo de la alúmina mediante reducción, siendo necesaria la electrólisis del óxido, lo que exige a su vez que éste se encuentre en estado líquido. No obstante, la alúmina tiene un punto de fusión de 2000 °C, excesivamente alta para acometer el proceso de forma económica por lo que era disuelta en criolita fundida, lo que disminuía la temperatura hasta los 1000°C. Actualmente, la criolita se sustituye cada vez más por la ciolita un fluoruro artificial de aluminio, sodio y calcio.

La recuperación del metal a partir de la chatarra (reciclado) era una práctica conocida desde principios del siglo XX. Es, sin embargo, a partir de los años 1960 cuando se generaliza, más por razones medioambientales que estrictamente económicas.

Año África América
del Norte
América
latina
Asia Europa
y Rusia
Oceanía Total
1973 249 5.039 229 1.439 2.757 324 10.037
1978 336 5.409 413 1.126 3.730 414 11 428
1982 501 4.343 795 1.103 3.306 548 10.496
1987 572 4.889 1.486 927 3.462 1.273 12.604
1992 617 6.016 1.949 1.379 3.319 1.483 14.763
1997 1.106 5.930 2.116 1.910 6.613 1.804 19.479
2003 1.428 5.945 2.275 2.457 8.064 2.198 21.935
2004 1.711 5.110 2.356 2.735 8.433 2.246 22.591
Producción de aluminio en millones de toneladas

La producción mundial de aluminio secundario a partir del reciclado se eleva a 7,6 Mt en 2005, siendo el 20 % de la producción total de este metal.

[editar] Trabajando con aluminio

[editar] Precauciones

El aluminio es uno de los pocos elementos abundantes en la naturaleza que parecen no tener ninguna función biológica beneficiosa. Algunas personas manifiestan alergia al aluminio, sufriendo dermatitis por contacto, e incluso desórdenes digestivos al ingerir alimentos cocinados en recipientes de aluminio; para el resto de personas, no se considera tan tóxico como los metales pesados, aunque existen evidencias de cierta toxicidad si se consume en grandes cantidades. El uso de recipientes de aluminio no se ha encontrado que acarree problemas de salud, estando éstos relacionados con el consumo de antiácidos o antitranspirantes que contienen aluminio. Se ha sugerido que el aluminio puede estar relacionado con el Alzheimer, aunque la teoría ha sido refutada.[9]

Equipo de protección personal debe ser empleado dependiendo del trabajo que se ha de realizar con el material; esto incluye lentes de protección, guantes, etc.

[editar] Soldadura

Normas de precaución son de importancia referentes al proceso de soldar aluminio, por ejemplo, se debe tomar en cuenta el empleo del voltaje o que durante el proceso de soldadura, gases se hacen presentes.El resplandor que el aluminio emite al ser soldado es blanco verdoso y brillante.[10]

[editar] Doblado

El aluminio se presenta en el mercado en diversas formas, ya sean estas barras con diversos perfiles u hojas de varios tamaños y grosores entre otras. Cuando se trabaja con aluminio, específicamente en crear algún doblez en una hoja, o en una parte de ésta, es importante considerar la dirección del grano; esto significa que la composición en el metal, después de haber sido fabricado, ha tomado una tendencia direccional en su microestructura, mostrando así una mayor longitud hacia una dirección que hacia otra. Así es que el aluminio puede quebrarse si la dirección del grano no es considerada al crear algún doblez, o si el doblez es creado con un radio demasiado pequeño, el cual sobrepase la integridad elástica del tipo de aluminio.

[editar] Electroerosión

La conductividad del aluminio es suficiente para ser mecanizado empleando descarga eléctrica.

[editar] Reciclaje

En primer lugar el producto de aluminio a reciclar se clasifica y compacta. Luego en un horno, se le saca la pintura y en algunos casos se las muele en pequeñas láminas. Por último el material va a un horno de fundición y de esta manera se obtienen nuevos lingotes o láminas para hacer más productos de aluminio. Cabe destacar que este material, al igual que el vidrio puede ser reciclado infinidad de veces, ya que no pierde calidad en los distintos procesos.

El aluminio no cambia sus características químicas durante el reciclado. El proceso se puede repetir indefinidamente y los objetos de aluminio se pueden fabricar enteramente con material reciclado. Muchos desechos de aluminio como las latas se pueden prensar fácilmente, reduciendo su volumen y facilitando su almacenamiento y transporte, las latas usadas de aluminio tienen el valor más alto de todos los residuos de envases y embalajes, lo anterior es un incentivo para su recuperación.

Latas de aluminio comprimidas.
Latas de aluminio comprimidas.

Algunos beneficios del reciclaje de aluminio son:

El aluminio es un material cotizado y rentable con un mercado importante a nivel mundial. Por ello todo el aluminio recogido tiene garantizado su reciclado. El reciclaje de aluminio produce beneficios ya que proporciona fuente de ingresos y ocupación para la mano de obra no calificada.[11]


[editar] Acciones emprendidas

Muchas personas en los países en desarrollo se dedican a la recolección de aluminio de desecho, principalmente latas, por lo que contribuyen al reciclaje de este metal. Otras personas lo hacen por conciencia ambiental; en muchas partes del mundo organizaciones comunales, supermercados, escuelas y tiendas de todos tamaños cuentan con un programa de reciclaje de aluminio.

Por ejemplo, en Chile hay una empresa que mantiene convenios de recogida de envases en colegios y centros de recreación. También ha dispuesto contenedores especiales para que los consumidores dispongan las latas vacías en ellas. Algunos de estos contenedores son más sofisticados y cuentan con un dispositivo especial que aplasta las latas cuando se dispone en el contenedor de modo de maximizar su capacidad.

[editar] Véase también

[editar] Referencias

  1. ? [1] IUPAC inglés
  2. ? Varios autores (1984), Enciclopedia de Ciencia y Técnica. Tomo 1, Aluminio, Salvat Editores S.A. ISBN 84-345-4490-3.
  3. ? [2] Características del aluminio
  4. ? [3] Aleaciones de aluminio
  5. ? `Caracterísitcas alúmina
  6. ? Desinfectantes para piscinas. Floculantes
  7. ? [4]
  8. ? [[5]]Empresas mundiales productoras de aluminio
  9. ? Efectos ambientales y sobre la salud del aluminio
  10. ? La soldadura en aluminio Información técnica
  11. ? Asociación reciclado de aluminio

[editar] Bibliografia

[editar] Enlaces externos


Obtenido de "http://es.wikipedia.org/wiki/Aluminio"