El Aluminio

Compuestos del Aluminio

El aluminio es un elemento químico, de símbolo Al y número atomico13. Se trata de un metal ferro magnético. Es el tercer elemento más común encontrado en la corteza terrestre. Los compuestos de aluminio forman el 8% de la corteza de la tierra y se encuentran presentes en la mayoría de las rocas, de la vegetación y de los animales. En estado natural se encuentra en muchos silicatos (feldespatos, plagioclasas y micas). Como metal se extrae únicamente del mineral conocido con el nombre de bauxita, por transformación primero en alúmina mediante el proceso Bayer y a continuación en aluminio metálico mediante electrólisis.

Este metal posee una combinación de propiedades que lo hacen muy útil en ingeniería mecánica, tales como su baja densidad (2.700 kg/m³) y su alta resistencia a la corrosión. Mediante aleaciones adecuadas se puede aumentar sensiblemente su resistencia mecánica (hasta los 690 MPa). Es buen conductor de la electricidad y del calor, se mecaniza con facilidad y es relativamente barato. Por todo ello es desde mediados del siglo XX^] el metal que más se utiliza después del acero.

Fue aislado por primera vez en 1825 por el físico danés H. C. Oersted. El principal inconveniente para su obtención reside en la elevada cantidad de energía eléctrica que requiere su producción. Este problema se compensa por su bajo coste de reciclado, su dilatada vida útil y la estabilidad de su precio.

Características

Características físicas:

Entre las características físicas del aluminio, destacan las siguientes:

• Es un metal ligero, cuya densidad es de 2.700 kg/m³ (2,7 veces la densidad del agua), un tercio de la del acero.
• Tiene un punto de fusión bajo: 660 °C (933 K).
• El peso atómico del aluminio es de 26,9815 u.
• Es de color blanco brillante, con buenas propiedades ópticas y un alto poder de reflexión de radiaciones luminosas y térmicas.
• Tiene una elevada conductividad eléctrica comprendida entre 34 y 38 m/(Ω mm²) y una elevada conductividad térmica (80 a 230 W/(m·K)).
• Resistente a la corrosión, a los productos químicos, a la intemperie y al agua de mar, gracias a la capa de Al₂O₃ formada.
• Abundante en la naturaleza. Es el tercer elemento más común en la corteza terrestre, tras el oxígeno y el silicio.
• Su producción metalúrgica a partir de minerales es muy costosa y requiere gran cantidad de energía eléctrica.

• Material fácil y barato de reciclar.

Características mecánicas:

Entre las características mecánicas del aluminio se tienen las siguientes:

• De fácil mecanizado debido a su baja dureza.
• Muy maleable, permite la producción de láminas muy delgadas.
• Bastante dúctil, permite la fabricación de cables eléctricos.
• Material blando (Escala de Mohs: 2-3). Límite de resistencia en tracción: 160-200 N/mm² [160-200 MPa] en estado puro, en estado aleado el rango es de 1.400-6.000 N/mm². El duraluminio fue la primera aleación de aluminio endurecida que se conoció, lo que permitió su uso en aplicaciones estructurales.
• Para su uso como material estructural se necesita alearlo con otros metales para mejorar las propiedades mecánicas, así como aplicarle tratamientos térmicos.
• Permite la fabricación de piezas por fundición, forja y extrusión.
• Material soldable.
• Con CO₂ absorbe el doble del impacto.

Aplicaciones y usos

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.

Aluminio metálico

El aluminio se utiliza rara vez 100% puro y casi siempre se usa aleado con otros metales para mejorar alguna de sus características. 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:

• Transporte; como material estructural en aviones, automóviles, tanques, superestructuras de buques y bicicletas.
• Estructuras portantes de aluminio en edificios (véase Eurocódigo 9)
• Embalaje de alimentos; papel de aluminio, latas, tetrabriks, etc.
• Carpintería metálica; puertas, ventanas, cierres, armarios, etc.
• Bienes de uso doméstico; utensilios de cocina, herramientas, etc.
• Transmisión eléctrica. Un conductor de aluminio de misma longitud y peso es más conductivo que uno de cobre y mas barato. Sin embargo el cable seria más grueso. Medida en volumen la conductividad eléctrica es tan sólo el 60% de la del cobre. Su mayor ligereza reduce el esfuerzo que deben soportar las torres de alta tensión y permite una mayor separación entre torres, disminuyendo los costes de la infraestructura. En aeronautica también sustituye al cobre
• Recipientes criogénicos (hasta -200 °C), ya que contrariamente al acero no presenta temperatura de transición dúctil a frágil. Por ello la tenacidad del material es mejor a bajas temperaturas.
• Calderería.

Debido a su gran reactividad química, el aluminio se usa finamente pulverizado como combustible sólido de cohetes espaciales y para aumentar la potencia de los explosivos.

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

Compuestos no metálicos de aluminio

• El óxido de aluminio, también llamado alúmina, (Al₂O₃) es un producto intermedio de la obtención de aluminio a partir de la bauxita. Se utiliza como revestimiento de protección y como adsorbente para purificar productos químicos. El óxido de aluminio cristalino se llama corindón y se utiliza principalmente como abrasivo. El corindón transparente se llama rubí cuando es rojo y zafiro en los otros casos, utilizándose en joyería y en los emisores de rayos láser. El rubí y el zafiro también pueden ser producidos artificialmente.
• Los haluros de aluminio tienen características de ácido Lewis y son utilizados como tales como catalizadores o reactivos auxiliares. En particular, el cloruro de aluminio (AlCl₃) se emplea en la producción de pinturas y caucho sintético así como en el refino de petróleo.
• Los aluminosilicatos son una clase importante de minerales. Forman parte de las arcillas y son la base de muchas cerámicas y vidrios. En vidrios y cerámicas también se utilizan óxidos de aluminio y el borato d aluminio (Al₂O₃ · B₂O₃).
• El hidróxido de aluminio (Al (OH)₃) se emplea como antiácido, como mordiente, en tratamiento de aguas, en la producción de cerámica y vidrio y en la impermeabilización de tejidos.
• Los hidruros complejos de aluminio son reductores valiosos en síntesis orgánica.
• El sulfato de aluminio (Al₂ (SO₄)₃) y el sulfato de amonio y aluminio (Al (NH₄)(SO₄)₂) se emplean como modiente el tratamiento en el tratamiento de aguas, en la producción de papel, como aditivo alimentario y en el curtido del cuerpo.
• El fosfato de aluminio (AlPO₄) se utiliza, junto con otras materias, como deshidratante a alta temperatura.
• El borohidruro de aluminio (Al (BH₄)₃) se añade como aditivo a los combustibles de aviones de reacción.
• Las sales de aluminio de los ácidos gras (por ejemplo el estearato de aluminio) forman parte de la formulación del napalm.
• En muchas vacunas, ciertas sales de aluminio realizan la función de adyuvante inmune para ayudar a la proteína de la vacuna a adquirir suficiente potencia para estimular al sistema inmunológico.
• El Al (CH₂CH₃)₃ arde violentamente al aire y destruye rápidamente los tejidos.

Obtención del Aluminio

El aluminio, con múltiples aplicaciones en la industria moderna, se extrae principalmente de la bauxita (tipo de arcilla muy abundante en los Estados Unidos de América, en Francia y en las Guayanas) que se presenta exógeno en sus yacimientos, arcilla cuyo contenido metálico es de más del 40%. La Bauxita es una mena residual, producida por la meteorización de las rocas ígneas en condiciones geomorfológicas favorables.

El Aluminio es un metal dúctil y maleable. No lo ataca el aire porque se recubre de una ligera capa de óxido que lo protege. Tiene muy buena conductividad tanto eléctrica como térmica. Se obtiene por medio de reducción con carbono. La operación se realiza en hornos. La principal impureza del estaño es el hierro. Para eliminar esta impureza se funde nuevamente a bajas temperatura. Es de color blanco de plata .El aluminio, que ocupa el tercer lugar en el orden de los elementos más abundantes en la corteza terrestre, en la que representa casi el 8 %, siguiendo al oxígeno y al silicio, que le preceden en ese orden, es un metal ligero, de color blanco argentino, dúctil y maleable, que se obtiene en hojas delgadísimas, llamadas panes de aluminio. Se suelda consigo mismo y no es magnético. Es poco resistente mecánicamente .Es resistente a los agentes atmosféricos a temperatura ordinaria, pero al elevarse la temperatura tiende a oxidarse .El Aluminio (Al) es un excelente conductor de calor y de electricidad. Su mayor ventaja es su ligereza, pues pesa casi tres veces menos que el acero ordinario.

Consecuencias que tiene no reciclar el aluminio

Si no se recicla el aluminio perdemos mucha energía, porque si lo reciclamos se ahorra la energía necesaria para mantener un televisor encendido durante 3 horas por ejemplo.

La producción de aluminio es uno de los procesos industriales más contaminantes: para obtener una sola tonelada se necesitan 15.000 kw/h, con los consiguientes impactos ambientales, se producen 5 toneladas de residuos minerales y se emiten gran cantidad de dióxido de azufre, fluoramina y vapores de alquitrán que contaminan la atmósfera y provocan lluvia ácida.

Si son enterrados contaminan las aguas superficiales y residuales a causa de los aditivos y metales pesados que se incorporan al aluminio, y si son incinerados originan contaminación de la atmósfera.