Aluminio


Símbolo: Al
Clasificación: Elementos térreos Grupo 13 

Número Atómico: 13
Masa Atómica: 26,9815
Número de protones/electrones: 13
Número de neutrones (Isótopo 27-Al): 14
Estructura electrónica: [Ne] 3s2 3p1
Electrones en los niveles de energía: 2, 8, 3
Números de oxidación: +3

Electronegatividad: 1,61
Energía de ionización (kJ.mol-1): 577
Afinidad electrónica (kJ.mol-1): 43
Radio atómico (pm): 143
Radio iónico (pm) (carga del ion): 53 (+3)

Entalpía de fusión (kJ.mol-1): 10,67
Entalpía de vaporización (kJ.mol-1): 293,72

Punto de Fusión (ºC): 660,32
Punto de Ebullición (ºC): 2519
Densidad (kg/m3): 2698,4; (20 ºC)
Volumen atómico (cm3/mol): 9,999
Estructura cristalina: Cúbica
Color: Plateado-blanco.


Isótopos: Un isótopo natural: 27-Al. Dieciocho isótopos inestables; el 26-Al tiene un período de semidesintegración de 7,17x105 años. El período de semidesintegración del resto oscila entre los 33 milisegundos (32-Al) y 6,56 minutos (29-Al).


Descubierto en: 1825
Descubierto por: H.C. Oersted y F. Wöhler
Fuentes: Bauxita (Al2O3.xH2O, con x hasta 3).
Usos: Metal ligero usado en estructuras, contenedores, vehículos, motores, cables, botes, papel, pinturas anticorrosión.


Curiosidades sobre el elemento: Los griegos y romanos usaron el alumbre [KAl(SO4)2.12H2O] como astringente y como mordiente textil. En 1761, de Morveau propuso el nombre alúmina para la base del alumbre. En 1787, Lavoisier supuso que este era el óxido del metal no descubierto hasta ese momento. A Wöhler se le asigna el aislamiento del metal en 1827, aunque Oersted preparó una forma impura dos años antes. En 1807, Davy propuso el nombre "aluminum" para el metal, no descubierto todavía, y más tarde lo cambió a "aluminium" (aluminio) para que la terminación latina fuese igual en todos los elementos. Este nombre es usado actualmente por todos, menos por la American Chemical Society, que a partir de 1925 volvió a adoptar el de "aluminum".
El elemento lo obtuvieron en forma pura R. W. Bunsen y H. Sainte-Claire Deville en 1854 mediante electrólisis de sus sales fundidas. En 1886, de forma independiente, el norteamericano C. M. Hall y el francés P. T. Heroult desarrollaron el proceso de obtención industrial de aluminio mediante la electrólisis de alúmina (P.F. 2050ºC) fundida en criolita (Na3AlF) a 950ºC en una mezcla de densidad inferior a la del aluminio, con lo que éste sedimenta, evitándose su oxidación con el oxígeno atmosférico. El consumo energético del proceso es muy grande. Actualmente, el mineral criolita ha sido reemplazado por una mezcla de fluoruros de sodio, aluminio y calcio. Otro método más moderno es la electrólisis del AlCl3, sin fundente y con menos daños medioambientales. El reciclado requiere menos de un 5% del consumo eléctrico gastado para obtener la misma cantidad de aluminio de la bauxita.
Es el tercer elemento más abundante en la corteza terrestre (8,23% en peso) y el metal más abundante, pero no se encuentra libre. Se encuentra fundamentalmente combinado con el oxígeno formando los feldespatos, micas y arcillas. Entre estas combinaciones naturales destacan: ortosa o feldespato potásico [KAlSi3O8], albita o feldespato sódico [NaAlSi3O8], anortita o feldespato cálcico [CaAl2Si3O8], moscovita o mica de potasio [KAl2(AlSi3O10)(OH,F)2], caolín o caolinita [Al4(Si4O10)(OH)8], corindón [Al2O3], bauxita [Al2O3.xH2O] y arcillas (mezclas de productos de descomposición de silicatos de aluminio (granito, gneis, feldespatos) por acción del agua, dióxido de carbono, calor, etc). El aluminio puede obtenerse actualmente de la arcilla, pero no es rentable.
El aluminio puro es un metal blanco-plateado, con muy buenas propiedades: ligero, no magnético, es el segundo metal en la escala de maleabilidad y el sexto en la de ductilidad, por lo que tiene muchas aplicaciones: utensilios de cocina, decoración y cientos de aplicaciones industriales donde se necesita resistencia, ligereza y facilidad de fabricación.
Es un buen conductor del calor y tiene una conductividad eléctrica que es un 60% de la del cobre; sin embargo, debido a su ligereza se usa en transmisión de la corriente eléctrica (conduce doble de corriente que el cobre por unidad de peso).
El aluminio puro es blando y frágil, pero aleado con pequeñas cantidades de cobre, magnesio, silicio, manganeso y otros elementos, se obtienen productos con buenas propiedades: duraluminio (4% Cu, 0,3% Mg, 1% Mn, 0,5% Si), magnaluminio (3-9% Mg), siliminio (hasta 14% Si). Estas aleaciones son de gran importancia en las construcción de los modernos aviones, cohetes, bicicletas,....
El aluminio es muy activo (muy reductor), sin embargo, es estable a la corrosión porque forma rápidamente una fina capa, densa, dura y translúcida de su óxido que impide el ataque posterior por el oxígeno. Esta capa puede engrosarse por oxidación anódica hasta 0,02 mm y se pueden añadir colorantes al ácido sulfúrico diluido empleado como electrólito. Para soldar hay que eliminar esta capa protectora.
Es anfótero: reacciona con ácidos no oxidantes (HCl,..) produciendo iones aluminio (Al3+) y con disoluciones calientes de álcalis produciendo iones aluminato [Al(OH)4-]. El ion aluminio es muy pequeño y tiene gran carga, por lo que las disoluciones de sales de aluminio son ácidas.
El aluminio, evaporado al vacío, forma una capa con elevada reflexión para la luz visible y el calor radiante. Estas capas forman rápidamente una capa fina de óxido protector y no se deterioran como las de plata. Se usan para la construcción de espejos de telescopios, papeles decorativos, empaquetado, juguetes, etc.,.
Otras aplicaciones: pinturas resistentes a la oxidación, pirotecnia, explosivos, soldadura.
Entre sus compuestos destaca el óxido de aluminio (alúmina), incoloro o blanco si está pulverizado, empleado como fuente del elemento. En la naturaleza se encuentran formas muy duras de alúmina: corindón (a-alúmina), impuras (algunos iones Al3+ son sustituidos por otras especies): rubíes (Cr3+), zafiros (Fe3+ y Ti4+), topacio (Fe3+) (rubíes y zafiros sintéticos se han empleado en láseres), esmeril (corindón impuro microcristalino). La alúmina se usa en la fabricación de vidrios y material refractario y como catalizador. Calentado hidróxido de aluminio se obtiene g-alúmina, que es menos densa, bastante reactiva y anfotérica (disuelta en bases produce ion aluminato y en ácidos ion aluminio); absorbe agua y se utiliza como fase estacionaria en cromatografía.
Otros compuestos:
El hidruro de aluminio o alano [(AlH3)x], uno de cuyos derivados, el hidruro de litio y aluminio [LiAlH4] se utiliza como potente agente reductor y en reacciones de hidrogenación.
El tricloruro (ácido de Lewis, sólido) se usa como catalizador y el hexahidrato como desodorante y antitranspirante ya que elimina las bacterias que se forman en la transpiración y producen olores desagradables.
El sulfato se usa en la fabricación de colas, curtientes, mordientes y relleno de goma sintética; en la industria papelera se emplea para coagular fibras de celulosa y obtener una superficie dura e impermeable. Los alumbres son mezclas de sulfatos de fórmula general [M++3(SO4)2.12H2O], entre los que se incluyen el alumbre de potasio [KAl(SO4)2.12H2O, soluble] usado como astringente y en el tratamiento de aguas, el alumbre de amonio [NH4Al(SO4)2.12H2O] usado para conservar vegetales; otros alumbres se usan en impermeabilización de tejidos y como mordientes.
El aluminato de sodio [NaAl(OH)4] se utiliza junto al sulfato de aluminio en purificación de agua, ya que cuando se mezclan los iones aluminio y aluminato se produce hidróxido de aluminio que es una red esponjosa y gelatinosa que atrapa impurezas según se forma y sedimenta, eliminándose por filtración; no hay productos secundarios.
Los alquilos de aluminio [AlR3y AlHR2 con R = CnH2n+1] en procesos de polimerización de olefinas para obtener plásticos y caucho sintético, en la fabricación de alcoholes primarios y en la síntesis de medicamentos. ´