ALUMINIO

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Aluminio, elemento químico de número atómico 13 y símbolo Al. Es un metal plateado, dúctil. Generalmente se encuentra en la naturaleza como mineral de bauxita y es conocido por su resistencia superior a la oxidación. La base de esta resistencia es su característica de pasivación. Se utiliza en la producción de millones de productos diferentes en muchas ramas de la industria y ocupa un lugar muy importante en la economía mundial. Los componentes estructurales hechos de aluminio son indispensables para la industria aeroespacial. Encuentra una amplia área de uso en la industria del transporte y la construcción, que requiere ligereza y propiedades de alta resistencia.

CARACTERÍSTICAS DE ALUMINIO

El aluminio es un metal blando y ligero con un color plateado opaco. Este color proviene de la fina capa de óxido que se forma sobre él cuando se expone al aire. El aluminio no es tóxico y no es magnético. No hace chispa. Mientras que la resistencia a la tracción del aluminio puro es de aproximadamente 49 megapascales (MPa), este valor aumenta a 700 MPa cuando se alea. Su densidad es aproximadamente un tercio de la del acero o el cobre. Se puede forjar, mecanizar y fundir fácilmente. Tiene propiedades anticorrosivas muy superiores porque la capa de óxido que se forma sobre él es protectora. La conductividad eléctrica es del 64,94 % IACS (Al puro a 2 °C). Su temperatura de fusión es de 660 °C y su temperatura de ebullición es de 2519 °C.

HISTORIA DEL ALUMINIO

Los antiguos griegos y romanos usaban las sales de aluminio (æljʊˈmɪniəm) para fijar los colores de los tintes y como tapón de sangre. El alumbre todavía se usa como tapón sanguíneo y vasoconstrictor en la medicina actual.

aluminio-arte historico

Aunque se sabe que Friedrich Wöhler fue la primera persona en descomponer el aluminio mezclando cloruro de aluminio anhidro con potasio en 1827, el metal fue producido en forma impura por un físico y químico danés, Hans Christian Øersted, hace dos años. Por lo tanto, el nombre de Øersted se menciona en los almanaques y en la literatura química como la persona que descubrió el aluminio. El francés Henri Saint-Claire Deville mejoró el método de Wöhler en 1846 usando sodio en lugar del potasio, que es más caro.

En 1886, el estadounidense Charles Martin Hall solicitó una patente (número de patente: 400655) sobre la producción de aluminio mediante un proceso electrolítico, y en el mismo año, el francés Paul Héroult desarrolló la misma técnica en Europa, desconociendo por completo la invención de Hall. Por esta razón, el proceso Hall-Heroult, llamado así por dos científicos, es el método básico utilizado en todo el mundo en la actualidad para la extracción de aluminio de su mineral.

Se decidió utilizar aluminio en la construcción de la cumbre del monumento a Washington en EE. UU., y el costo de aproximadamente 30 gramos de aluminio en ese momento equivalía al doble del salario diario de un trabajador que trabajaba en este proyecto.

En los años inmediatamente posteriores a la llegada al poder de Adolf Hitler, Alemania se convirtió en el líder mundial en la producción de aluminio. Sin embargo, la puesta en marcha de nuevos proyectos de plantas de energía hidroeléctrica en los EE. UU. (por ejemplo, la presa Grand Coulee) en 1942 le dio a los EE. UU. una ventaja que la Alemania nazi no pudo afrontar. Esta superioridad ha surgido en forma de producción de aluminio suficiente para fabricar 60.000 aviones de combate en cuatro años.

La presencia de aluminio en la naturaleza

Aunque es abundante (7,5-8,1%) en la corteza terrestre, es muy raro en forma libre y, por lo tanto, alguna vez se consideró incluso más valioso que el oro. La historia de la producción comercial de aluminio tiene poco más de 100 años.

El aluminio era un metal que era muy difícil de separar de su mineral en los años en que se descubrió por primera vez. El aluminio es uno de los metales más difíciles de refinar. La razón de esto es que se oxida muy rápidamente, esta capa de óxido formada es muy estable y, a diferencia del óxido del hierro, no se despega de la superficie.

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La recuperación de aluminio a partir de chatarra se ha convertido en un componente importante de la industria del aluminio actual. El proceso de recuperación consiste simplemente en volver a fundir el metal.Se basa en la moneda, que es mucho más económica que la producción del metal a partir de su mineral. El refinado del aluminio requiere cantidades muy grandes de energía eléctrica, mientras que el proceso de recuperación consume el 5% de la energía utilizada en su producción. El proceso de reciclaje se practica desde principios del siglo XX y no es nuevo. El fenómeno del reciclaje, que continuó como una actividad de bajo perfil hasta finales de la década de 1960, cobró mayor intensidad cuando se empezaron a fabricar latas de bebidas con aluminio. Otras fuentes de aluminio reciclado incluyen autopartes, ventanas y puertas, electrodomésticos y contenedores.

El aluminio es un metal reactivo y es muy difícil recuperarlo de su mineral (óxido de aluminio, Al₂O₃). La producción se lleva a cabo con 2 métodos. El primero es el método Bayer y el otro es la reducción directa con carbón. Dado que la temperatura de fusión del óxido de aluminio es de unos 2000 °C, está lejos de ser económico. Por lo tanto, el aluminio se obtiene por el método de electrólisis. En este método, el óxido de aluminio se disuelve en criolita fundida y luego se reduce a metal puro. En este método, la temperatura de trabajo de las celdas de reducción es de alrededor de 950-980 °C. La criolita es un mineral natural que se encuentra en la isla de Groenlandia, pero se fabrica sintéticamente para la producción de aluminio. La criolita es una mezcla de fluoruros de aluminio y sodio y su fórmula es Na₃AlF₆. El óxido de aluminio (polvo blanco) se produce refinando la bauxita roja porque contiene aproximadamente un 30-40 % de hierro. El nombre de esta transacción es Transacción de Bayer y ha reemplazado a la transacción Deville utilizada anteriormente.

En el método de electrólisis, que sustituye al proceso de Wöhler, ambos electrodos son de carbono. Una vez que el mineral se funde, los iones comienzan a circular libremente. La reacción en el electrodo negativo (cátodo):

Toma³⁺ + 3e^– → Toma

indica que el ion de aluminio se ha reducido al ganar electrones. El metal de aluminio luego se hunde hasta el fondo de la celda en forma líquida y se extrae de allí.

Por otro lado, el gas oxígeno se forma en el electrodo positivo (ánodo):

2O^2- → O₂ + 4e^–

El carbón del ánodo se agota por oxidación con este oxígeno y, por lo tanto, debe renovarse a intervalos regulares:

O₂ + C → CO₂

Los cátodos no se agotan durante el proceso de electrólisis, a diferencia de los ánodos, porque no hay escape de oxígeno en el cátodo. El carbón del cátodo debe estar protegido ya que está recubierto de aluminio líquido en el interior de la celda. Por otro lado, los cátodos están sujetos a erosión debido a procesos electroquímicos. Dependiendo de la corriente aplicada en la electrólisis, las celdas deben renovarse completamente cada 5-10 años.

Aunque la electrólisis del aluminio con el proceso Hall-Héroult consume mucha energía eléctrica, los métodos alternativos están lejos de ser económica y ecológicamente viables. En todo el mundo, el consumo energético específico medio es de unos 15±0,5 kilovatios hora por kg de Al (52-56 MJ/kg). En plantas modernas, esta cifra ronda los 12,8 kWh/kg (46,1 MJ/kg). Mientras que la corriente eléctrica transportada por la línea de reducción era de 100-200 kA en tecnologías antiguas, este valor aumentó hasta 350 kA en instalaciones modernas, y se sabe que se han realizado estudios de prueba en celdas de 500 kA.

La electricidad constituye del 20 al 40% del costo de producción de aluminio, dependiendo de la ubicación de la instalación. Por esta razón, las empresas productoras de aluminio tienden a estar cerca de áreas donde la energía eléctrica es abundante y barata, como Sudáfrica, Nueva Zelanda, Isla Sur, Australia, China, Medio Oriente, Rusia, Islandia, Canadá, Quebec.

A partir de 2004, China es el líder mundial en la producción de aluminio.

Precauciones de seguridad del aluminio

No se ha observado que el aluminio tenga una función beneficiosa en las células vivas. En algunas personas, dermatitis de contacto (inflamación de la piel), que puede ser causada por cualquier forma de aluminio, erupción estíptico (que detiene la sangre) o con picazón con el uso de productos antitranspirantes, trastornos digestivos causados ​​​​por comer alimentos cocinados en ollas de aluminio y cese de absorción de nutrientes, y Rolaids, Amphojel, y con el uso de medicamentos antiácidos (antiácidos) como Maalox, puede causar reacciones alérgicas en forma de síntomas de envenenamiento como vómitos. Aunque el aluminio no es tan tóxico para los demás como los metales pesados, y no se ha demostrado que el uso de utensilios de aluminio (preferidos por su alta resistencia a la corrosión y buena conductividad térmica) cause envenenamiento por aluminio en general, las dosis altas pueden mostrar signos de envenenamiento. El consumo excesivo de antiácidos que contienen compuestos de aluminio y el uso excesivo de antitranspirantes que contienen aluminio pueden causar intoxicación. Aunque se ha afirmado que el aluminio causa la enfermedad de Alzheimer, esa investigación está completamentepor el contrario, se ha refutado que los daños causados ​​por la enfermedad de Alzheimer conducen a la acumulación de aluminio en el cuerpo. En resumen, si hay intoxicación por aluminio, debe ocurrir por un mecanismo muy específico. Porque a lo largo de la vida del hombre, el contacto del mineral de arcilla natural en el suelo con el aluminio en él ya es lo suficientemente alto.

Es necesario evitar el contacto del aluminio con algunos químicos que lo corroen rápidamente. Por ejemplo, una cantidad muy pequeña de mercurio que cae sobre la superficie de una pieza de aluminio perfora fácilmente la capa protectora de óxido de aluminio y, en unas pocas horas, incluso las vigas estructurales gigantes pueden debilitarse significativamente. Por esta razón, muchas aerolíneas no permiten los termómetros de mercurio, ya que el aluminio ocupa un lugar importante en el esqueleto estructural de los aviones.

Hechos

Fecha de descubrimiento: 1825
Descubierto por Hans Christian Oersted
Origen del nombre: de la palabra latina alumen
Usos:  aviones, latas de refresco
Salida: bauxita

Química del aluminio

Etapa de oxidación

• Aluminio Cuando se calienta a 1500 °C en una atmósfera de hidrógeno, se produce AlH.</li >
• Óxido normal de aluminio (Al₂O₃) 2O se produce cuando el >silicio se calienta al vacío a 1800 °C.

• Al₂S se produce calentando

• Al₂S₃ con virutas de aluminio a 1300 °C al vacío. Sin embargo, se descompone rápidamente en materiales de partida. El selenio divalente se fabrica de manera similar.
• Los haluros trivalentes -AlF- -AlCl- y -AlBr- se pueden obtener en fase gas cuando se calientan con aluminio.

Información básica

Nombre: Aluminio
Símbolo: Recibir
Número atómico: 13
Masa atómica: 26,981539 uma
Punto de fusión: 660,37 °C (933,52 K, 1220,666 °F)
Punto de ebullición: 2467,0 °C (2740,15 K, 4472,6 °F)
Número de protones/electrones: 13
Número de neutrones: 14
Clasificación: Otros metales
Estructura de cristal: cúbica
Densidad @ 293 K: 2,702 g/cm ³
Color: Plata
Ortografía británica: aluminio
Ortografía IUPAC: aluminio

Estructura atómica

Número de niveles de energía: 3 Primer nivel de energía: 2 Segundo nivel de energía: 8 Tercer nivel de energía: 3

Número de niveles de energía: 3
Primer nivel de energía: 2
Segundo nivel de energía: 8
Tercer nivel de energía: 3

Isótopos

IsótopoVida mediaAl-26730000,0 añosAl-27EstableAl-282,3 minutos

Etapa de oxidación

• La presencia de subóxido de aluminio (AlO) se puede demostrar cuando el polvo de aluminio se quema con oxígeno.

Etapa de oxidación

• La regla de
  • Fajans indica que un catión trivalente simple (Al³⁺) no se puede encontrar en sales anhidras o compuestos binarios como Al₂O_{3< /sub>. El hidróxido es una base débil y no se pueden preparar sales de aluminio que sean bases débiles como el carbonato. Las sales de ácidos fuertes como el nitrato son estables y solubles en agua. Forman hidratos con al menos seis moléculas.}
  • El hidruro de aluminio (AlH₃)_n se puede producir utilizando trimetilaluminio y exceso de oxígeno. Arde explosivamente en el aire. También se puede producir tratando el cloruro de aluminio con hidruro de litio en una solución de éter. Sin embargo, no se puede separar del solvente.
  • El carburo de aluminio (Al₄C₃) se puede producir calentando la mezcla de elementos por encima de 1000 °C. Sus cristales de color amarillo claro tienen una estructura reticular compleja ydan gas metano con ácido diluido. El acetiluro (Al₂(C₂)₃) se produce al pasar acetileno sobre aluminio calentado.
  • El nitruro de aluminio (AlN) se puede producir a partir de sus elementos a 800 °C. Se hidroliza con agua para dar amoníaco e hidróxido de aluminio.
  • El fosfuro de aluminio (AlP) se produce de manera similar y se hidroliza para producir fosfina.
  • El óxido de aluminio (Al₂O₃) se presenta en la naturaleza como corindón y se obtiene quemando aluminio con oxígeno o calentando su hidróxido, nitrato o sulfato. Como piedra preciosa, su dureza viene después del diamante, el nitruro de boro y el carborundum. Casi insoluble en agua.
  • El hidróxido de aluminio se puede obtener como un precipitado gelatinoso agregando amoníaco a una solución acuosa de una sal de aluminio. Es anfótero; Es un ácido muy débil y produce aluminatos con álcalis. Existe en diferentes formas de cristal.
  • El sulfuro de aluminio (Al₂S₃) se puede producir pasando sulfuro de hidrógeno sobre polvo de aluminio. Es polimórfico.
  • El fluoruro de aluminio (AlF₃) se produce a partir de o elementos mediante el tratamiento de su hidróxido con HF. Tiene una estructura molecular gigante que pasa a la fase gaseosa sin fundirse a 1291 °C. Es muy inerte. Otros trivalentes son diméricos y con forma de puente.

Hay compuestos organometálicos con

• fórmula empírica AlR₃ y son al menos diméricos o triméricos, si no moléculas gigantes. Se utilizan en el campo de la síntesis orgánica (por ejemplo, trimetilaluminio).
• Los hidruros de aluminio son las estructuras más electropositivas conocidas. El más útil de ellos es el hidruro de litio y aluminio (Li[AlH₄]). Cuando se calienta, el hidruro de litio se descompone en aluminio e hidrógeno y se hidroliza con agua. Tiene muchos usos en química orgánica. Los alumino-haluros también tienen una estructura similar.

Usar campos

Dado que el aluminio es un metal que se enfría fácilmente y absorbe calor, encuentra un amplio lugar en la industria de la refrigeración. Es un metal utilizado en muchos sectores porque es más económico y disponible que el cobre, fácil de procesar y blando.

El aluminio se utiliza generalmente en la producción de hieleras, focos, utensilios de cocina y vehículos livianos (aviones, bicicletas, motores de automóviles, motocicletas, etc.). Además, el aluminio, que es un material importante en la industria, es un metal que siempre encontramos en la vida diaria.

Otra área de uso del aluminio son los motores asíncronos. El aluminio puro (~99,7 % Al) se utiliza en la producción de rotores de motores asíncronos mediante el método de fundición a presión. Su peso ligero, su bajo costo y su conductividad eléctrica relativamente buena (~59-60 % IACS) en comparación con el cobre permiten que el aluminio ocupe un amplio lugar en la industria de los motores de inducción.^{< /sup>}

Nombre de aluminio

En los países de habla inglesa, es común que el nombre se escriba y se pronuncie como aluminio y aluminio. El aluminio no es muy conocido en los EE. UU., y en su mayoría es aluminio. En otros países fuera de EE. UU., la situación es la contraria, y la grafía de aluminio es más conocida. Sin embargo, ambos estilos de ortografía son comunes en Canadá.

En países distintos del inglés, la ortografía de «ium» es más común. Tanto en alemán como en francés, la palabra es aluminio.

La organización «Unión Internacional de Química Pura y Aplicada» (IUPAC) aprobó el uso de aluminio como estándar mundial en 1990. Sin embargo, tres años más tarde aprobó la palabra aluminio como un término aceptable.

Cita de Mla: <http://www.chemicalelements.com/elements/al.html>.

Para más información Wikipadia

Historia del aluminio

Los antiguos griegos y romanos usaban las sales de aluminio (æljʊˈmɪniəm) para fijar los colores de los tintes y como tapón de sangre. El alumbre todavía se usa como tapón sanguíneo y vasoconstrictor en la medicina actual.

Aunque se sabe que Friedrich Wöhler fue la primera persona en descomponer el aluminio mezclando cloruro de aluminio anhidro con potasio en 1827, el metal fue producido en forma impura por un físico y químico danés, Hans Christian Ørsted, hace dos años. Por lo tanto, en la literatura de almanaques y química, el nombre de Øersted se menciona como la persona que descubrió el aluminio. Francés Henri Saint-Claire Deville, en 1846, Wöhler’s método, sodio en lugar del más caroFue desarrollado usando m.

En 1886, el estadounidense Charles Martin Hall solicitó una patente (número de patente: 400655) sobre la producción de aluminio mediante un proceso electrolítico, y en el mismo año, el francés Paul Héroult desarrolló la misma técnica en Europa, desconociendo por completo la invención de Hall. Por esta razón, el proceso Hall-Heroult, llamado así por dos científicos, es el método básico utilizado en todo el mundo en la actualidad para la extracción de aluminio de su mineral.

Se decidió utilizar aluminio en la construcción de la cumbre del Monumento a Washington en los EE. UU., y el costo de aproximadamente 30 gramos de aluminio en ese momento equivalía al doble del salario diario de un trabajador que trabajaba en este proyecto.

En los años inmediatamente posteriores a la llegada al poder de Adolf Hitler, Alemania se convirtió en el líder mundial en la producción de aluminio. Sin embargo, la puesta en marcha de nuevos proyectos de plantas de energía hidroeléctrica en los EE. UU. (por ejemplo, la presa Grand Coulee) en 1942 le dio a los EE. UU. una ventaja que la Alemania nazi no pudo afrontar. Esta superioridad ha surgido en forma de producción de aluminio suficiente para fabricar 60.000 aviones de combate en cuatro años.

Precios del aluminio

Hoy en día, el aluminio es un metal precioso en muchos aspectos, y está en la clase de metales preciosos gracias a sus características en su forma técnicamente rica y tiene un precio instantáneo en Bolsa de Metales de Londres. .

Cómo calcular los precios del aluminio

El método de cálculo más común utilizado en todo el mundo para calcular los precios del aluminio es el siguiente;

LME (el valor en la Bolsa de Metales de Londres) x tipo de cambio + mano de obra + envío se calcula y vende con mayor frecuencia.

Además, al precio principal del producto se le suman otros elementos como tratamiento térmico (Thermic), proceso de pulido superficial, proceso de coloración química y pintura al horno aplicada para aumentar la durabilidad de acuerdo a la calidad del producto deseado.

Aparte de estos, también se añaden al coste de la mano de obra las propiedades de la pintura y otros procesos mecánicos (Taladrado, Corte, etc.) a preferir según el área de uso.

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