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Aluminio


 



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El aluminio es el elemento qu�mico, de s�mbolo Al y n�mero at�mico 13. Con el 8,13 % es el elemento met�lico m�s abundante en la corteza terrestre.Su ligereza, conductividad el�ctrica, resistencia a la corrosi�n y bajo punto fusi�n le convierten en un material id�neo para multitud de aplicaciones, especialmente en aeron�utica. Sin embargo, la elevada cantidad de energ�a necesaria para su obtenci�n dificulta su mayor utilizaci�n; dificultad que puede compensarse por su bajo coste de reciclado, su dilatada vida �til y la estabilidad de su precio.


Caracter�sticas principales

El aluminio es un metal ligero, blando pero resistente, de aspecto gris plateado. Su densidad es aproximadamente un tercio de la del acero o el cobre. Es muy maleable y d�ctil y es apto para el mecanizado y la fundici�n. Debido a su elevado calor de oxidaci�n se forma r�pidamente al aire una fina capa superficial de �xido de aluminio (Al�mina Al2O3) impermeable y adherente que detiene el proceso de oxidaci�n proporcion�ndole resistencia a la corrosi�n y durabilidad. Esta capa protectora puede ser ampliada por electr�lisis en presencia de oxalatos.

El aluminio tiene caracter�sticas anf�teras. Esto significa que se disuelve tanto en �cidos (formando sales de aluminio) como en bases fuertes (formando aluminatos con el ani�n [Al(OH)4]- liberando hidr�geno.

El principal y casi �nico estado de oxidaci�n del aluminio es +III como es de esperar por sus tres electrones en la capa de valencia (V�ase tambi�n: metal pesado).


Aplicaciones

Ya sea considerando la cantidad o el valor del metal empleado, su uso excede al del cualquier otro exceptuando el acero, y es un material importante en multitud de actividades econ�micas.

El aluminio puro es blando y fr�gil, pero sus aleaciones con peque�as cantidades de cobre, manganeso, silicio, magnesio y otros elementos presentan una gran variedad de caracter�sticas adecuadas a las m�s diversas aplicaciones. Estas aleaciones constituyen el componente principal de multitud de componentes de los aviones y cohetes, en los que el peso es un factor cr�tico.

Cuando se evapora aluminio en el vac�o, forma un revestimiento que refleja tanto la luz visible como la infrarroja; adem�s la capa de �xido que se forma impide el deterioro del recubrimiento, por esta raz�n se ha empleado para revestir los espejos de telescopios, en sustituci�n de la plata.

Dada su gran reactividad qu�mica, finamente pulverizado se usa como combustible s�lido de cohetes y en el explosivo termita, como �nodo de sacrificio y en procesos de aluminotermia para la obtenci�n de metales.


Otros usos del aluminio son:

- Transporte, como material estructural en aviones, autom�viles, tanques, superestructuras de buques, blindajes, etc.
- Embalaje; papel de aluminio, latas, tetrabriks, etc.
- Construcci�n; ventanas, puertas, perfiles estructurales, etc.
- Bienes de uso; utensilios de cocina, herramientas, etc.
- Transmisi�n el�ctrica. Aunque su conductividad el�ctrica es tan s�lo el 60% de la del cobre su mayor ligereza permite una mayor separaci�n de las torres de alta tensi�n, disminuyendo los costes de la infraestructura.
- Recipientes criog�nicos (hasta -200 �C, ya que no presenta temperatura de trancisi�n (ductil a fragil) como el acero, as� la tenacidad del material es mejor a bajas temperaturas, calderer�a.
- Las sales de aluminio de los �cidos grasos (p. ej. el estearato de aluminio) forman parte de la formulaci�n del napalm.
- Los hidruros complejos de aluminio son reductores valurosos en s�ntesis org�nica.
- Los haluros de aluminio tienen caracter�sticas de �cido Lewis y son utilizados como tales como catalizadores o reactivos auxiliares.
- Los aluminosilicatos son una clase importante de minerales. Forman parte de las arcillas y son la base de muchas cer�micas.
- Aditivos de �xido de aluminio o aluminosilicatos a vidrios var�an las caracter�sticas t�rmicas, mec�nicas y �pticas de los vidiros.
- El corundo (Al2O3) es utilizado como abrassivo. Unas variantes (rub�, zafiro) se utilizan en la joyer�a como piedras preciosas.

Aleaciones de aluminio: Duraluminio


Historia

Tanto en Grecia como en Roma se empleaba el alumbre (del lat�n alu-men, -i(nis, alumbre), una sal doble de aluminio y potasio como moridente en tintorer�a y astringente en medicina, uso a�n en vigor.

Generalmente se reconoce a Friedrich W�hler el aislamiento del aluminio en 1827. A�n as�, el metal fue obtenido, impuro, dos a�os antes por el f�sico y qu�mico dan�s Hans Christian �rsted.

En 1807, Humphrey Davy propuso el nombre aluminum para este metal a�n no decubierto, pero m�s tarde decidi� cambiarlo por aluminium por coherencia con la mayor�a de los nombres de elementos, que usan el sufijo -ium. De �ste derivaron los nombres actuales en otros idiomas; no obstante, en los EE.UU. con el tiempo se populariz� el uso de la primera forma, hoy tambi�n admitida por la IUPAC aunque prefiere la otra.


Abundancia y obtenci�n

Aunque el aluminio es un material muy abundante en la corteza terrestre (8,1%) raramente se encuentra libre. Sus aplicaciones industriales son relativamente recientes, produci�ndose a escala industrial desde finales del siglo XIX. Cuando fue descubierto se encontr� que era extermadamente dif�cil su separaci�n de las rocas de las que formaba parte, por lo que durante un tiempo fue considerado un metal precioso, m�s caro que el oro; sin embargo, con las mejoras de los procesos los precios bajaron continuamente hasta colapsarse en 1889 tras descubrirse un m�todo sencillo de extracci�n del metal. Actualmente, uno de los factores que estimula su uso es la estabilidad de su precio.

Las primeras s�ntesis del metal se basaron en la reducci�n del cloruro de aluminio con potasio elemental. En 1859 Henri Sainte-Claire Deville public� dos mejoras al proceso de obtenci�n al sustituir el potasio por sodio y el cloruro simple por doble; posteriormente, la invenci�n del proceso Hall-H�roult en 1886 abarat� el proceso de extracci�n del aluminio a partir del mineral, lo que permiti�, junto con el proceso Bayer del mismo a�o, que se extendiera su uso hasta hacerse com�n en multitud de aplicaciones.

La recuperaci�n del metal a partir de la chatarra (reciclado) era una pr�ctica conocida desde principios del siglo XX. Es, sin embargo, a partir de los 60 cuando se generaliza, m�s por razones medioambientales que estrictamente econ�micas.

El proceso ordinario de obtenci�n del metal consta de dos etapas, la obtenci�n de al�mina por el proceso Bayer a partir de la bauxita, y posterior electr�lisis del �xido para obtener el aluminio.

La elevada reactividad del aluminio impide extraerlo de la al�mina mediante reducci�n, siendo necesaria la electr�lisis del �xido, lo que exige a su vez que �ste se encuentre en estado l�quido. No obstante, la al�mina tiene un punto de fusi�n de 2000 �C, excesivamente alta para acometer el proceso de forma econ�mica por lo que era disuelta en criolita fundida, lo que disminu�a la temperatura hasta los 1000�C. Actualmente, la criolita se sustituye cada vez m�s por la ciolita un fluoruro artificial de aluminio, sodio y calcio.


Is�topos

El aluminio tiene nueve is�topos cuyas masas at�micas var�an entre 23 y 30 uma. Tan s�lo el Al-27, estable, y Al-26, radiactivo con una vida media de 0,72�106 a�os, se encuentran en la naturaleza. El Al-26 se produce en la atm�sfera al ser bombardeado el arg�n con rayos c�smicos y protones. Los is�topos de aluminio tienen aplicaci�n pr�ctica en la dataci�n de sedimentos marinos, hielos glaciares, meteoritos, etc. La relaci�n Al-26/Be-10 se ha empleado en el an�lisis de procesos de transporte, deposici�n, sedimentaci�n y erosi�n a escalas de tiempo de millones de a�os.

El Al-26 cosmog�nico se aplic� primero en los estudios de la Luna y los meteoritos. �stos �ltimos se encuentran sometidos a un intenso bombardeo de rayos c�smicos durante su viaje espacial, produci�ndose una cantidad significativa de Al-26. Tras su impacto contra la Tierra, la atm�sfera, que filtra los rayos c�smicos, detiene la producci�n de Al-26 permitiendo determinar la fecha en la que el meteorito cay�.


Precauciones

El aluminio es uno de los pocos elementos abundantes en la naturaleza que parecen no tener ninguna funci�n biol�gica beneficiosa. Algunas personas manifiestan alergia al aluminio, sufriendo dematitis por contacto, e incluso des�rdenes digestivos al ingerir alimentos cocinados en recipientes de aluminio; para el resto de personas, no se considera tan t�xico 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 �stos relacionados con el consumo de anti�cidos o antitranspirantes que contienen aluminio. Se ha sugerido que el aluminio puede estar relacionado con el Alzheimer, aunque la teor�a ha sido refutada.


Reciclaje

El aluminio no cambia sus caracter�sticas qu�micas 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 f�cilmente, reduciendo su volumen y facilitando su almacenamiento y transporte, las latas usadas de aluminio tienen el valor m�s alto de todos los residuos de envases y embalajes, lo anterior es un incentivo para su recuperaci�n.


Algunos beneficios del reciclaje de aluminio son:

- Al utilizar aluminio recuperado en el proceso de fabricaci�n de nuevos productos existe un ahorro de energ�a del 95% respecto a si se utilizara materia prima virgen (bauxita).
- El proceso de reciclado es normalmente f�cil, ya que los objetos de aluminio desechados est�n compuestos normalmente s�lo de aluminio por lo que no se requiere una separaci�n previa de otros materiales.
- Un residuo de aluminio es f�cil de manejar: es ligero, no se rompe, no arde y no se oxida, por lo mismo es tambi�n f�cil de transportar.

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 ocupaci�n para la mano de obra no calificada.


Acciones emprendidas

Muchas personas en los pa�ses en desarrollo se dedican a la recolecci�n 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 tama��s cuentan con un programa de reciclaje de aluminio.

Como ejemplo tenemos que la empresa TOMRA LATASA de Chile mantiene convenios de recogida de envases en colegios y centros de recreaci�n. Tambi�n ha dispuesto contenedores especiales para que los consumidores dispongan las latas vac�as en ellas. Algunos de estos contenedores son m�s sofisticados y cuentan con un dispositivo especial que aplasta las latas cuando se dispone en el contenedor de modo de maximizar su capacidad.


 





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