Alumínio

Alumínio (Al) , também escrito alumínio , Elemento químico , um branco prateado leve metal do Grupo principal 13 (IIIa, ou grupo de boro) do tabela periódica . O alumínio é o elemento metálico mais abundante em terra 'S crosta e o metal não ferroso mais amplamente utilizado. Por causa de sua atividade química, o alumínio nunca ocorre na forma metálica na natureza, mas seus compostos estão presentes em maior ou menor grau em quase todos pedras , vegetação e animais. O alumínio está concentrado nos 16 km (10 milhas) externos da crosta terrestre, da qual constitui cerca de 8 por cento em peso; é excedido em quantidade apenas por oxigênio e silício . O nome alumínio é derivado da palavra latina alúmen , usado para descrever alúmen de potássio ou sulfato de potássio de alumínio, KAl (SO4)dois∙ 12HdoisOU.

alumínio

Alumínio Alumínio. Encyclopædia Britannica, Inc.



Propriedades do Elemento
número atômico13
peso atômico26,9815384
ponto de fusão660 ° C (1.220 ° F)
ponto de ebulição2.467 ° C (4.473 ° F)
Gravidade Específica2,70 (a 20 ° C [68 ° F])
valência3
configuração de elétrons1 s doisdois s doisdois p 63 s dois3 p 1

Ocorrência e história

O alumínio ocorre em rochas ígneas principalmente como aluminossilicatos em feldspatos, feldspatóides e micas; no solo derivado deles como argila; e após posterior intemperismo como bauxita e laterita rica em ferro. A bauxita, uma mistura de óxidos de alumínio hidratados, é o principal minério de alumínio. O óxido de alumínio cristalino (esmeril, corindo), que ocorre em algumas rochas ígneas, é extraído como um abrasivo natural ou em suas variedades mais finas como rubis e safiras. O alumínio está presente em outras pedras preciosas, como o topázio, granada e crisoberil. Dos muitos outros minerais de alumínio, alunite e criolite têm alguma importância comercial.



Antes de 5000bcepessoas na Mesopotâmia estavam fazendo cerâmica fina de uma argila que consistia principalmente de um alumínio composto , e quase 4.000 anos atrás, egípcios e babilônios usavam alumínio compostos em vários produtos químicos e medicamentos. Plínio refere-se ao alúmen, agora conhecido como alúmen, um composto de alumínio amplamente utilizado na antiga e medieval mundo para corrigir tinturas em têxteis. Na segunda metade do século 18, químicos como Antoine Lavoisier reconheceram a alumina como a fonte potencial de um metal.

O alumínio bruto foi isolado (1825) pelo físico dinamarquês Hans Christian Ørsted, reduzindo o cloreto de alumínio com amálgama de potássio. Químico britânico Sir Humphry Davy tinha preparado (1809) um ferro - liga de alumínio por eletrólise fundida alumina (óxido de alumínio) e já havia denominado o elemento alumínio; a palavra mais tarde foi modificada para alumínio na Inglaterra e alguns outros países europeus. Químico alemão Friedrich Woehler , usando o potássio metálico como agente redutor, produziu pó de alumínio (1827) e pequenos glóbulos do metal (1845), dos quais pôde determinar algumas de suas propriedades.



O novo metal foi apresentado ao público (1855) na Exposição de Paris, mais ou menos na época em que se tornou disponível (em pequenas quantidades com grande custo) pela redução de sódio do cloreto de alumínio fundido por meio do processo Deville. Quando energia elétrica tornou-se relativamente abundante e barato, quase simultaneamente Charles Martin Hall nos Estados Unidos e Paul-Louis-Toussaint Héroult na França descobriram (1886) o método moderno de produção comercial de alumínio: eletrólise de alumina purificada (AldoisOU3) dissolvido em criolita fundida (Na3AlF6) Durante a década de 1960, o alumínio passou para o primeiro lugar, à frente de cobre , na produção mundial de metais não ferrosos. Para obter informações mais específicas sobre a mineração, refino e produção de alumínio, Vejo processamento de alumínio.

Usos e propriedades

O alumínio é adicionado em pequenas quantidades a certos metais para melhorar suas propriedades para usos específicos, como nos bronzes de alumínio e na maioria das ligas à base de magnésio; ou, para ligas à base de alumínio, quantidades moderadas de outros metais e silício são adicionados ao alumínio. O metal e suas ligas são usados ​​extensivamente na construção de aeronaves, materiais de construção, bens de consumo duráveis ​​(geladeiras, condicionadores de ar, utensílios de cozinha), condutores elétricos e produtos químicos e processamento de comida equipamento.

O alumínio puro (99,996 por cento) é bastante macio e fraco; o alumínio comercial (99 a 99,6 por cento puro) com pequenas quantidades de silício e ferro é duro e forte. Dúctil e altamente maleável , o alumínio pode ser trefilado em arame ou laminado em uma folha fina. O metal é apenas cerca de um terço da densidade do ferro ou cobre. Embora quimicamente ativo, o alumínio é altamente resistente à corrosão, porque no ar uma película de óxido dura e resistente se forma em sua superfície.



O alumínio é um excelente condutor de calor e eletricidade . Sua condutividade térmica é cerca de metade da do cobre; sua condutividade elétrica, cerca de dois terços. Ele se cristaliza na estrutura cúbica centrada na face. Todo o alumínio natural é o estável isótopo alumínio-27. O alumínio metálico e seu óxido e hidróxido não são tóxicos.

O alumínio é atacado lentamente pela maioria dos diluídos ácidos e rapidamente se dissolve em ácido clorídrico concentrado. O ácido nítrico concentrado, entretanto, pode ser transportado em vagões-tanque de alumínio porque torna o metal passivo. Mesmo o alumínio muito puro é vigorosamente atacado por álcalis como o hidróxido de sódio e potássio para produzir hidrogênio e o aluminado íon . Por causa de seu ótimo afinidade para o oxigênio, o alumínio finamente dividido, se inflamado, queimará em monóxido de carbono ou dióxido de carbono com a formação de óxido e carboneto de alumínio, mas, em temperaturas até o calor vermelho, o alumínio é inerte para enxofre .

O alumínio pode ser detectado em concentrações tão baixas quanto uma parte por milhão por meio de espectroscopia de emissão. O alumínio pode ser analisado quantitativamente como o óxido (fórmula AldoisOU3) ou como um derivado do composto de nitrogênio orgânico 8-hidroxiquinolina. O derivado tem a fórmula molecular Al (C9H6SOBRE)3.



Compostos

Normalmente, o alumínio é trivalente. Em temperaturas elevadas, no entanto, alguns compostos gasosos monovalentes e bivalentes foram preparados (AlCl, AldoisO, AlO). Em alumínio a configuração dos três exteriores elétrons é tal que em alguns compostos (por exemplo, fluoreto de alumínio cristalino [AlF3] e cloreto de alumínio [AlCl3]) O nu íon , Para o3+, formado pela perda desses elétrons, é conhecido por ocorrer. A energia necessária para formar o Al3+íon, no entanto, é muito alto e, na maioria dos casos, é energeticamente mais favorável para o átomo de alumínio formar compostos covalentes por meio de sp doishibridização, como faz o boro. O Al3+o íon pode ser estabilizado por hidratação, e o íon octaédrico [Al (HdoisOU)6]3+ocorre tanto em solução aquosa como em vários sais.

Vários compostos de alumínio têm importantes aplicações industriais. Alumina , que ocorre na natureza como corindo, também é preparado comercialmente em grandes quantidades para uso na produção de alumínio metálico e na fabricação de isoladores, velas de ignição e vários outros produtos. Ao ser aquecida, a alumina desenvolve uma estrutura porosa que a permite adsorver o vapor de água. Essa forma de óxido de alumínio, conhecida comercialmente como alumina ativada, é usada para secar gases e certos líquidos. Ele também serve como um transportador para catalisadores de várias reações químicas.



O óxido de alumínio anódico (AAO), normalmente produzido pela oxidação eletroquímica do alumínio, é um material à base de alumínio nanoestruturado com uma estrutura única. AAO contém poros cilíndricos que fornecem uma variedade de usos. É um composto termicamente e mecanicamente estável ao mesmo tempo que é opticamente transparente e um isolante elétrico. O tamanho dos poros e a espessura do AAO podem ser facilmente ajustados para se adequar a certas aplicações, incluindo atuar como um modelo para sintetizar materiais em nanotubos e nanobastões.

Outro composto importante é sulfato de alumínio , um sal incolor obtido pela ação de ácido sulfúrico em óxido de alumínio hidratado. A forma comercial é um sólido cristalino hidratado com a fórmula química Aldois(TÃO4)3. É amplamente utilizado na fabricação de papel como aglutinante para tinturas e como enchimento de superfície. O sulfato de alumínio se combina com os sulfatos de metais univalentes para formar sulfatos duplos hidratados chamados alums . Os alúmen, sais duplos de fórmula MAl (SO4)dois· 12HdoisO (onde M é um cátion com carga única, como K+), também contêm o Al3+íon; M pode ser o cátion de sódio, potássio, rubídio, césio, amônio ou tálio, e o alumínio pode ser substituído por uma variedade de outros M3+íons, por exemplo, gálio, índio, titânio , vanádio, cromo, manganês, ferro , ou cobalto . O mais importante desses sais é o sulfato de potássio e alumínio, também conhecido como alúmen de potássio ou alúmen de potássio. Esses alúmenes têm muitas aplicações, especialmente na produção de medicamentos, têxteis e tintas.

A reação de gases cloro com metal de alumínio fundido produz cloreto de alumínio ; o último é o mais comumente usado catalisador nas reações de Friedel-Crafts - ou seja, sintético reações orgânicas envolvidas na preparação de uma ampla variedade de compostos, incluindo cetonas aromáticas e antroquinona e seus derivados. Cloreto de alumínio hidratado, comumente conhecido como clorohidrato de alumínio, AlCl3∙ HdoisO, é utilizado como antitranspirante tópico ou desodorante corporal, que atua contraindo os poros. É um dos vários sais de alumínio empregados pela indústria cosmética.

Hidróxido de alumínio , Al (OH)3, é usado para impermeabilizar tecidos e para produzir uma série de outros compostos de alumínio, incluindo sais chamados aluminatos que contêm o AlO-doisgrupo. Com o hidrogênio, o alumínio se forma hidreto de alumínio , AlH3, um sólido polimérico do qual são derivados os tetrohidroaluminatos (importantes agentes redutores). Hidreto de alumínio e lítio (LiAlH4), formado pela reação de cloreto de alumínio com hidreto de lítio, é amplamente utilizado em química orgânica - por exemplo, para reduzir aldeídos e cetonas a álcoois primários e secundários, respectivamente.

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