 |
del.icio.us |
 |
Digg |
 |
Furl |
 |
|
 |
Rojo |
| Add to OnlyWire |
|
|||||||||||||||||||
| General | |||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nom, símbol, nombre | Alumini, Al, 13 | ||||||||||||||||||
| Sèrie química | Metalls del bloc p | ||||||||||||||||||
| Grup, període, bloc | 13, 3 , p | ||||||||||||||||||
| Densitat, duresa Mohs | 2700 kg/m3, 2,75 | ||||||||||||||||||
| Aparença |
 Platejat |
||||||||||||||||||
| Propietats atòmiques | |||||||||||||||||||
| Pes atòmic | 26,981538 uma | ||||||||||||||||||
| Radi mitjà† | 125 pm | ||||||||||||||||||
| Radi atòmic calculat | 118 pm | ||||||||||||||||||
| Radi covalent | 118 pm | ||||||||||||||||||
| Radi de Van der Waals | Sense dades | ||||||||||||||||||
| Configuració electrònica | [Ne]3s23p1 | ||||||||||||||||||
| Estats d'oxidació (òxid) | 3 (amfòter) | ||||||||||||||||||
| Estructura cristal·lina | Cúbica centrada en les cares |
||||||||||||||||||
| Propietats físiques | |||||||||||||||||||
| Estat de la matèria | sòlid | ||||||||||||||||||
| Punt de fusió | 933,47 K | ||||||||||||||||||
| Punt d'ebullició | 2792 K | ||||||||||||||||||
| Entalpia de vaporització | 293,4 kJ/mol | ||||||||||||||||||
| Entalpia de fusió | 10,79 kJ/mol | ||||||||||||||||||
| Pressió de vapor | 2,42x10-6 Pa a 577 K | ||||||||||||||||||
| Velocitat del so | 5100 m/s a 933 K | ||||||||||||||||||
| Informació diversa | |||||||||||||||||||
| Electronegativitat | 1.61 (Pauling) | ||||||||||||||||||
| Calor específica | 900 J/(kg·K) | ||||||||||||||||||
| Conductivitat elèctrica | 37,7x106/m ohm | ||||||||||||||||||
| Conductivitat tèrmica | 237 W/(m·K) | ||||||||||||||||||
| Potencials d'ionització | |||||||||||||||||||
| 1r | 577,5 kJ/mol | ||||||||||||||||||
| 2n | 1816,7 kJ/mol | ||||||||||||||||||
| 3r | 2744,8 kJ/mol | ||||||||||||||||||
| 4t | 11577 kJ/mol | ||||||||||||||||||
| 5è | 14842 kJ/mol | ||||||||||||||||||
| 6è | 18379 kJ/mol | ||||||||||||||||||
| 7è | 23326 kJ/mol | ||||||||||||||||||
| 8è | 27465 kJ/mol | ||||||||||||||||||
| 9è | 31853 kJ/mol | ||||||||||||||||||
| 10è | 38473 kJ/mol | ||||||||||||||||||
| Isòtops més estables | |||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
| Valors en el SI d'unitats i en CNPT (0º C i 1 atm), excepte quan s'indica el contrari. †Calculat a partir de distintes longituds d'enllaç covalent, metàl·lic o iònic. |
|||||||||||||||||||
L'alumini és l'element químic de símbol Al i nombre atòmic 13. És l'element metàl·lic més abundant en l'escorça terrestre (8,13 % d'abundància).
La seva lleugeresa, conductivitat elèctrica, resistència a la corrosió i baix punt de fusió el converteixen en un material idoni per a multitud d'aplicacions, especialment l'aeronàutica; no obstant això, l'elevada quantitat d'energia necessària per a la obtenció del metall a partir dels òxids, dificulta la seva major utilització; dificultat que pot compensar-se pel seu baix cost de reciclatge, la seva dilatada vida útil i l'estabilitat del seu preu.
Taula de continguts |
Característiques principals
L'alumini és un metall lleuger, tou però resistent i d'aspecte gris platejat. La seva densitat és aproximadament un terç de la de l'acer o del coure, és molt mal·leable i dúctil i apte per ser mecanitzat i per la fosa. A causa de la seva elevada calor d'oxidació es forma ràpidament, en presència d'aire, una fina capa superficial d'òxid d'alumini (Al2O3) impermeable i adherent que atura el procés d'oxidació proporcionant-li resistència a la corrosió i durabilitat. Aquesta capa protectora, pot ser ampliada per electròlisis en presència d'oxalats.
L'alumini, té característiques amfotèriques. És a dir que es dissol en àcids, formant sals d'alumini i en bases fortes, formant aluminats amb l'anió [Al(OH)4]-, alliberant hidrogen.
El principal i gairebé únic estat d'oxidació e l'alumini és +III, com és d'esperar per la configuració electrònica que presenta, amb tres electrons en la capa de valència.
Aplicacions
Ja sia considerant la quantitat o el valor del metall emprat, el seu ús excedeix al del qualsevol altre exceptuant l'acer, i és un material important en multitud d'activitats econòmiques. L'alumini pur és tou i fràgil, però els seus aliatges amb petites quantitats de coure, manganès, silici, magnesi i altres elements presenten una gran varietat de característiques adequades a les més diverses aplicacions. Aquests petits aliatges constituïxen el component principal de molts de components dels avions i coets, en què el pes és un factor crític.
Quan s'evapora alumini en el buit, forma un revestiment que reflexa tant la llum visible com la infraroja. A més la capa d'òxid que es forma impedeix el deteriorament del recobriment, per aquesta raó s'ha emprat per a revestir els miralls de telescopis, en substitució de la plata.
Donada la seva gran reactivitat química, finament polvoritzat s'usa com a combustible sòlid de coets; en algun explosiu, com a ànode de sacrifici i en processos d'aluminotèrmia per a l'obtenció de metalls.
Altres usos de l'alumini metàl·lic són:
- Transport, com a material estructural en avions, automòbils, tancs, superestructures de vaixells, blindatges, etc.
- Embalatge; paper d'alumini, Romas, tetrabriks, etc.
- Construcció; finestres, portes, perfils estructurals, etc.
- Béns de consum; eines de cuina, ferramentes, etc.
- Transmissió elèctrica. Encara que la seva conductivitat elèctrica és tan sols el 60% de la del coure la seva major lleugeresa permet una major separació entre les torres d'alta tensió, disminuint els costos de la infraestructura.
- Recipients criogènics (fins a -200 ºC), ja que no presenta temperatura de transició de dúctil a fràgil com l'acer, i la tenacitat de l'alumini continua sent bona a baixes temperatures.
- Material de caldereria; radiadors,...
També s'utilitzen compostos d'alumini a;
- Les sals d'alumini dels àcids grassos (p.ex. l'estearat d'alumini) formen part del napalm.
- Els hidrurs complexes d'alumini són reductors útils en síntesi orgànica.
- Els halurs d¡alumini tenen característiques d'àcid de Lewis i són utilitzats com a tals, com a catalitzadors i com a reactius auxiliars.
- Els aluminosilicats són un tipus important de mineral. Formen part de les argiles i són la base de moltes ceràmiques.
- Afegir additius d'òxid d'alumini o aluminosilicats a vidres, fa variar les propietats tèrmiques, mecàniques i òptiques d'aquests.
- El corindó (Al2O3) és utilitzat com a abrasiu. Algunes variants d'aquest, com el rubí i el safir s'utilitza en joieria com a pedres precioses.
Aliatges d'alumini;
Història
Tant a Grècia com a Roma s'emprava l'alum (del llatí alumen, -inis, alum), una sal doble d'alumini i potassi com mordent en tintoreria i astringent en medicina, ús encara en vigor.
Generalment es reconeix a Friedrich Wöhler l'aïllament de l'alumini en 1827. Encara així, el metall va ser obtingut, impur, dos anys abans pel físic i químic danès Hans Christian Ørsted.
Al 1807, Humphrey Davy va proposar el nom aluminum per a aquest metall encara no descobert, però més tard va decidir canviar-lo per aluminium per coherència amb la majoria dels noms d'elements, que usen el sufix -ium. D'aquest van derivar els noms actuals en altres idiomes; tanmateix, als Estats Units amb el temps es va popularitzar l'ús de la primera forma, que també és admesa per la IUPAC encara que prefereix l'altra.
Abundància i obtenció
Tot i que l'alumini és un material molt abundant en la escorça terrestre (8,1%) rarament es troba lliure. Les seves aplicacions industrials són relativament recents, produïnt-se a escala industrial des de finals del segle XIX. Quan va ser descobert es va trobar que era extremadament difícil la seva separació de les roques de què formava part, per la qual cosa durant un temps va ser considerat un metall preciós, més car que l'or; no obstant això, amb les millores dels processos els preus van baixar contínuament fins a col·lapsar-se al 1889 després de descobrir-se un mètode senzill d'extracció del metall. Actualment, un dels factors que estimula el seu ús és l'estabilitat del seu preu.
Al 1859 Henri Sainte-Claire Deville va publicar dues millores en el seu procés d'obtenció: substituir el potassi per sodi i el substituir el clorur simple pel doble. Posteriorment, la invenció del procés Hall-Héroult el 1886 va abaratir el procés d'extracció de l'alumini a partir del mineral, la qual cosa va permetre, juntament amb el procés Bayer del mateix any, que s'ampliés el seu ús fins a fer-se comú en multitud d'aplicacions.
La recuperació del metall a partir de la ferralla (reciclatge) era una pràctica coneguda des de principis del segle XX. És, no obstant això, a partir dels 60 quan es generalitza, més per raons mediambientals que estrictament econòmiques.
El procés ordinari d'obtenció del metall consta de dues etapes, l'obtenció d'alúmina pel procés Bayer a partir de la bauxita, i posterior electròlisi de l'òxid per a obtindre l'alumini.
L'elevada reactivitat de l'alumini impedeix extraure'l de l'alúmina per mitjà de reducció, essent necessària l'electròlisi de l'òxid, la qual cosa exigeix al seu torn que aquest es trobi en estat líquid. Tanmateix, l'alúmina té un punt de fusió de 2000 ºC, excessivament alta per a escometre el procés de forma econòmica, fet pel qual era dissolta en criolita fosa, la qual cosa disminuïa la temperatura fins als 1000ºC. Actualment, la criolita se substituïx cada vegada més per la ciolita, un fluorur artificial d'alumini, sodi i calci.
Isòtops
L'alumini té nou isòtops les masses atòmiques dels quals varien entre 23 i 30 uma. Tan sols l'Al-27, estable, i Al-26, radioactiu amb una vida mitjana de 0,72×106 anys, es troben en la naturalesa. L'Al-26 es produeix en l'atmosfera al ser bombardejat l'argó amb rajos còsmics i protons. Els isòtops d'alumini tenen aplicació pràctica en la datació de sediments marins, gels de glaceres, meteorits, etc. La relació Al-26/Be-10 s'ha emprat en l'anàlisi de processos de transport, deposició, sedimentació i erosió a escales de temps de milions d'anys.
L'Al-26 cosmogènic es va aplicar primer en els estudis de la Lluna i els meteorits. Aquests últims es troben sotmesos a un intens bombardeig de rajos còsmics durant el seu viatge espacial, produint-se una quantitat significativa d'Al-26. Després del seu impacte contra la Terra, l'atmosfera, que filtra els rajos còsmics, deté la producció d'Al-26 permetent determinar la data en què el meteorit va caure.
- Vegeu Magnesi#Isòtops
Precaucions
L'alumini és un dels pocs elements abundants en la naturalesa que semblen no tenir cap funció biològica beneficiosa. Algunes persones manifesten al·lèrgia a l'alumini, patint dermatitis per contacte, i inclús desordres digestius a l'ingerir aliments cuinats en recipients d'alumini; per a la resta de persones, no es considera tant tòxic com els metalls pesats, encara que hi ha evidències de certa toxicitat si es consumeix en grans quantitats. L'ús de recipients d'alumini no s'ha trobat que ocasioni problemes de salut, estant aquests relacionats amb el consum d'antiàcids o antitranspirants que contenen alumini. S'ha suggerit que l'alumini pot estar relacionat amb l'Alzheimer, encara que la teoria ha estat refutada.
Enllaços externs
- (anglès) webelements.com - Alumini
- (anglès) environmentalchemistry.com - Alumini
- (anglès) És Elemental - Alumini
- (anglès)(alemany)(francès) Alu-Scout
