Alumínio

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Alumínio - Al

História

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O nome é derivado de alume, que é um sulfato duplo de um metal trivalente (alumínio, cromo, ferro) e de um metal alcalino. Os antigos gregos e romanos usavam o alume como adstringente e fixador para tinturaria. O isolamento do elemento é atribuído ao químico alemão Friedrich Wöhler em 1827 através da mistura de cloreto de alumínio com potássio. Metal utilizável na forma impura foi produzido em 1829 pelo físico e químico dinamarquês Hans Christian Ørsted.

Disponibilidade

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É o metal mais abundante na crosta terrestre, representando cerca de 8,1% (como elemento, é o terceiro mais abundante). Não é encontrado puro. Alguns minerais são bauxita (hidróxidos de alumínio com argilas), criolita (fluoreto de alumínio e sódio), granitos, etc.

A bauxita é o mineral mais importante. Na atualidade, as maiores minas se encontram na região do Caribe, África, Austrália e América do Sul (Brasil, principalmente).

Produção

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Na figura abaixo, o esquema simplificado da produção. A bauxita é purificada pela reação com hidróxido de sódio, resultando em hidróxido de alumínio.

Fig 01

O aquecimento produz o óxido de alumínio, que sofre redução eletrolítica para produzir o alumínio puro. A adição da criolita serve para reduzir o ponto de fusão. Em média, duas toneladas de bauxita resultam em uma tonelada de óxido de alumínio e duas deste último, em uma de alumínio.

A cuba eletrolítica é normalmente de aço com revestimento interno de grafite, que atua como catodo. O anodo também é de grafite. Estima-se que anualmente são produzidas cerca de 20 milhões de toneladas.

O processo é consumidor intensivo de energia elétrica, que participa, a depender do local, com 20 a 40% do custo total de produção. Para cada tonelada de alumínio produzido são gastos cerca de 14000 kWh de eletricidade. Isso demonstra a importância da reciclagem, uma vez que são necessários apenas 700 kWh para refundir a mesma quantidade do metal.

Propriedades

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O alumínio puro é um metal de cor branca prateada, leve, não magnético e não produtor de centelhas. É um dos metais mais maleáveis e dúcteis. Bom condutor de calor.

No estado puro, é mole e pouco resistente, mas suas propriedades mecânicas são significativamente melhoradas se ligado com pequenas proporções de cobre, magnésio, manganês, silício ou outros elementos.

Grandeza	Valor	Unidade
Massa específica do sólido	2700	kg/m³
Ponto de fusão	660,3	°C
Calor de fusão	10,7	kJ/mol
Ponto de ebulição	2519	°C
Calor de vaporização	294	kJ/mol
Temperatura crítica	s/ dado	°C
Eletronegatividade	1,61	Pauling
Estados de oxidação	+3	-
Resistividade elétrica	2,65	10⁻⁸ Ω m
Condutividade térmica	237	W/(m°C)
Calor específico	904	J/(kg°C)
Coeficiente de expansão térmica	2,31	10⁻⁵ (1/°C)
Coeficiente de Poisson	0,35	-
Módulo de elasticidade	70	GPa
Velocidade do som	5000	m/s
Estrutura cristalina	cúbica de face centrada	-

Compostos e/ou reações - alguns exemplos

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Reação com oxigênio	4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃ Exposto ao ar, é logo formada uma fina camada de óxido na superfície, que impede a continuação da reação, isto é, a superfície fica apassivada.
Reação com halogênios	2Al + 3F₂ → 2AlF₃ 2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃ 2Al + 3Br₂ → Al₂Br₆ 2Al + 3I₂ → Al₂I₆
Reação com ácidos	2Al + 3H₂SO₄ → 2Al⁺⁺⁺ + 3SO₄^-- + 3H₂.
Reação com bases	2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na⁺ + 2[Al(OH)₄]^- + 3H₂.

Aplicações - alguns exemplos

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• A deposição de alumínio evaporado sob vácuo forma uma camada altamente refletiva para a luz e raios infravermelhos, não oxida como a prata e é usada em espelhos de telescópios, papéis decorativos e outros.

• Compostos mais importantes são o óxido (encontrado naturalmente), o sulfato e o alume. O óxido de alumínio (Al₂O₃) tem elevada dureza e resistência ao calor e, por isso, é usado em ferramentas para abrasão (rebolos) e tijolos refratários.

• Condutor para linhas de transmissão de eletricidade, apesar da condutividade elétrica ser apenas 60% da do cobre. Tal desvantagem, em vários casos, é compensada pela maior leveza e menor custo.

• Embalagens, utensílios de cozinha, construção civil, objetos decorativos e em inúmeras aplicações estruturais e industriais que exigem um metal leve e de boa resistência mecânica.

• Ligas de alumínio são os principais materiais da estrutura de aviões e veículos espaciais.

Isótopos

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A coluna % natural indica o teor encontrado no elemento natural. Valor nulo indica produção artificial. Símbolos para tempos de meia vida: s (segundo), m (minuto), h (hora), d (dia), a (ano). A tabela contém os principais isótopos do elemento. Não são necessariamente todos.

Simb	% natural	Massa	Meia vida	Decaimento
²⁴Al	0	23,9999	2,07 s	CE + α p/ ²⁰Ne CE p/ ²⁴Mg
²⁵Al	0	24,9904	7,17 s	CE p/ ²⁵Mg
²⁶Al	0	25,9869	7,1 10⁵ a	CE p/ ²⁶Mg
²⁷Al	100	26,9815	Estável	-
²⁸Al	0	27,9819	2,25 m	β− p/ ²⁸Si
²⁹Al	0	28,9804	6,5 m	β− p/ ²⁹Si
³⁰Al	0	29,9830	3,68 s	β− p/ ³⁰Si

Topo pág | Última revisão ou atualização: Set/2009