

O
alumínio é um
elemento químico de
símbolo Al de
número atômico 13 ( 13
prótons e 13
elétrons ) com
massa atómica 27
u. Na temperatura ambiente é
sólido, sendo o elemento metálico mais abundante da crosta terrestre. Sua leveza, condutividade elétrica, resistência à corrosão e baixo
ponto de fusão lhe conferem uma multiplicidade de aplicações, especialmente na aeronáutica. Entretanto, a elevada quantidade de energia necessária para a sua obtenção reduzem sobremaneira o seu campo de aplicação. No entanto, o baixo custo para a sua reciclagem aumenta o seu tempo de vida útil e a estabilidade do seu valor.
É dado a
Friedrich Wöhler o reconhecimento do isolamento do alumínio, em
1827
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Geral |
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Nome, símbolo, número |
Alumínio, Al, 13 |
Classe , série química |
Metal, representativo(família doboro) |
Grupo, período, bloco |
13, 3 , p |
Densidade, dureza |
2697 kg/m³, 2,75 |
Cor e aparência |
Cinza prateado
 |
Propriedades atómicas |
|---|
Massa atómica |
26,9815386(8) u |
Raio médio† |
125 pm |
Raio atómico calculado |
118 pm |
Raio covalente |
118 pm |
Raio de van der Waals |
Sem dados |
Configuração electrónica |
[Ne]3s²3p1 |
Estados de oxidação(óxido) |
3 ( Anfótero ) |
Estrutura cristalina |
Cúbica centrada nas faces |
Propriedades físicas |
|---|
Estado da matéria |
Sólido |
Ponto de fusão |
933,47 K |
Ponto de ebulição |
2792 K |
Entalpia de vaporização |
293,4 kJ/mol |
Entalpia de fusão |
10,79 kJ/mol |
Pressão de vapor |
2,42×10-6 Pa a 577 K |
Velocidade do som |
5100 m/s a 933 K |
Informações diversas |
|---|
Eletronegatividade |
1,61 (Pauling) |
Calor específico |
900 J/(kg·K) |
Condutividade elétrica |
37,7×106/m Ω |
Condutividade térmica |
237 W/(m·K) |
Potenciais de ionização |
1º =”577,5″ kJ/mol |
6º =”18379″ kJ/mol |
2º =”1816,7″ kJ/mol |
7º =”23326″ kJ/mol |
3º =”2744,8″ kJ/mol |
8º =”27465″ kJ/mol |
4º =”11577″ kJ/mol |
9º =”31853″ kJ/mol |
5º =”14842″ kJ/mol |
10º =”38473″ kJ/mol |
Isótopos mais estáveis |
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Unidades SI e CNTP, exceto onde indicado o contrário |
|---|
cas principais
O
alumínio é um metal leve, macio porém resistente, de aspecto cinza prateado; e fosco, devido à fina camada de
oxidação que se forma rapidamente quando exposto ao ar. O alumínio não é tóxico (como
metal), não-magnético, e não cria faíscas quando exposto à atrito. O alumínio puro possui
tensão de cerca de 19 megapascals (MPa) e 400 MPa se inserido dentro de uma
liga. Sua
densidade é aproximadamente de um terço da do
aço ou
cobre. É muito
maleável, muito
dúctil e apto para a mecanização e para a
fundição, além de ter uma excelente resistência à corrosão e durabilidade devido à camada protetora de óxido. É o segundo metal mais maleável (o primeiro é o
ouro) e o sexto mais dúctil. Por ser um bom condutor de calor, é muito utilizado em panelas de cozinha.
Aplicações
Considerando a quantidade e o valor do
metal empregado, o uso do alumínio excede o de qualquer outro metal, exceto o aço. É um material importante em múltiplas atividades econômicas.
O alumínio puro é maleável e frágil, porém suas
ligas com pequenas quantidades de
cobre,
manganês,
silício,
magnésio e outros elementos apresentam uma grande quantidade de características adequadas às mais diversas aplicações. Estas ligas constituem o material principal para a produção de muitos componentes dos
aviõese
foguetes.
Quando se evapora o alumínio no vácuo, forma-se um revestimento que reflete tanto a luz visível como a infravermelha. Como a capa de
óxido que se forma impede a deterioração do revestimento, utiliza-se o alumínio para a fabricação de espelhos de telescópios, em substituição aos de
prata.
Devido à sua grande
reatividade química é usado, quando finamente pulverizado, como
combustível sólido para foguetes e para a produção de
explosivos. Ainda usado como
ánodo de sacrifício e em processos de
aluminotermia para a obtenção de
metais.
Outros usos do alumínio são:
- Transporte: Como material estrutural em aviões, barcos, automóveis, tanques, blindagens e outros.
- Embalagens: Papel de alumínio, latas, tetrabriks e outras.
- Construção civil: Janelas, portas, divisórias, grades e outros.
- Bens de uso: Utensílios de cozinha, ferramentas e outros.
- Transmisão elétrica: Ainda que a condutibilidade elétrica do alumínio seja 60% menor que a do cobre, o seu uso em redes de transmissão elétricas é compensado pela sua grande malebilidade, permitindo maior distância entre as torres de transmissão e reduzindo, desta maneira, os custos da infraestrutura.
- Como recipientes criogênicos até -200 ºC e, no sentido oposto, para a fabricação de caldeiras
- Observação: As ligas de alumínio assumem diversas formas como aDuralumínio.
História
Tanto na Grécia como na Roma antigas se empregava a pedra-ume (do
latimalūmen ), um sal duplo de alumínio e
potássio, como
mordente em tinturaria e adstringente em medicina, uso ainda em vigor.
Geralmente é dado a
Friedrich Wöhler o reconhecimento do isolamento do alumínio, fato que ocorreu em
1827, apesar de o metal ter sido obtido impuro alguns anos antes pelo físico e químico
Hans Christian Ørsted.
Em
1807,
Humphrey Davy propôs o nome
aluminum para este metal ainda não descoberto. Mais tarde resolveu-se trocar o nome para
aluminium por coerência com a maioria dos outros nomes latinos dos elementos, que usam o sufixo -
ium. Desta maneira ocorreu a derivação dos nomes atuais dos elementos em outros idiomas. Entretanto, nos
EUA, com o tempo se popularizou a outra forma, hoje admitida também pela
IUPAC.
Apesar do alumíno ser um metal encontrado em abundância na crosta terrestre (8,1%) raramente é encontrado livre. Suas aplicações industriais são relativamente recentes, sendo produzido em escala industrial a partir do final do
século XIX. Quando foi descoberto verificou-se que a sua separação das rochas que o continham era extremamente difícil. Como conseqüência, durante algum tempo, foi considerado um metal precioso, mais valioso que o
ouro. Com o avanço dos processos de obtenção os preços baixaram continuamente até colapsar em
1889, devido à descoberta anterior de um método simples de extração do metal. Atualmente, um dos fatores que estimulam o seu uso é a estabilidade do seu preço, provocada principalmente pela sua reciclagem.
Em
1859,
Henri Sainte-Claire Deville anunciou melhorias no processo de obtenção, ao substituir o
potássio por
sódio e o cloreto simples pelo duplo. Posteriormente, com a invenção do
processo Hall-Héroult em
1886, simplificou-se e barateou-se a extração do alumínio a partir do
mineral. Este processo, juntamente com o
processo Bayer , descoberto no mesmo ano, permitiram
estender o uso do alumínio para uma multiplicidade de aplicações até então economicamente inviáveis.
A recuperação do metal a partir da
reciclagem é uma prática conhecida desde o início do
século XX. Entretanto, foi a partir da
década de 1960 que o processo se generalizou, mais por razões ambientais do que econômicas.
O processo ordinário de obtenção do alumínio ocorre em duas etapas: a obtenção da
alumina pelo processo Bayer e, posteriormente, a
eletrólise do
óxido para obter o alumínio. A elevada reatividade do alumínio impede extraí-lo da alumina mediante a
redução, sendo necessário obtê-lo através da eletrólise do óxido, o que exige este composto no estado líquido. A alumina possui um ponto de fusão extremamente alto (2000 °C) tornando inviável de forma econômica a extração do metal. Porém, a adição de um
fundente, no caso a
criolita, permite que a eletrólise ocorra a uma temperatura menor, de aproximadamente 1000 ºC. Atualmente, a criolita está sendo substituída pela
ciolita, um fluoreto artificial de alumínio,
sódio e
cálcio.
Isótopos
O alumínio possui nove
isótopos , cujas
massas atômicas variam entre 23 e 30
uma. Somente o Al-27, estável, e o Al-26, radioativo com uma vida média de 0,72×10
6 anos, são encontrados na natureza. O Al-26 é produzido na atmosfera a partir do bombardeamento do
argônio por raios cósmicos e prótons. Os isótopos têm aplicação prática na
datação de sedimentos marinhos, gelos glaciais,
meteoritos, etc. A relação Al-26 /
Be-10 é empregada na análise de processos de transporte, deposição, sedimentação e erosão a escalas de tempo de milhões de anos.
O Al-26 cosmogênico se aplicou primeiro nos estudos da
Lua e dos meteoritos. Estes corpos espaciais se encontram submetidos a intensos bombardeios de raios cósmicos durante suas viagens espaciais, produzindo-se uma quantidade significativa de Al-26. Após o impacto contra a
Terra, a atmosfera que filtra os raios cósmicos detém a produção de Al-26, permitindo determinar a época em que o meteorito caiu.
Alumínio Transparente
O
alumínio transparente é hoje uma realidade. Sua descoberta foi prevista no filme de ficção científica Star Trek 4 (Jornada nas Estrelas 4). O alumínio transparente é conhecido na indústria como ALONTM, se trata de um oxinitrato policristalino de alumínio, ou seja, uma cerâmica transparente cristalizada sobre átomos de alumínio. Apesar de ser uma cerâmica, é muito mais resistente que o vidro blindado, e seu desenvolvimento foi inicialmente buscado pelo exército americano para a construção de janelas em veículos blindados. O alumínio transparente é muito mais resistente, leve e fino que o vidro blindado, oferecendo diversas vantagens para a blindagem de veículos. Apresenta diversas outras vantagens sobre o vidro, e para uso civil já está sendo usado em leitores de código de barras em supermercados devido ao seu alto índice de transparência para luz visível e ultravioleta. Muitas outras aplicações estão previstas para o ALONTM (alumínio transparente), e até mesmo as latas de cerveja e refrigerante serão fabricadas nesse material (em 20 ou 30 anos). Todo o mercado pode se beneficiar dessa descoberta, dependendo somente da queda do preço desse produto, pois o método de produção do ALONTM é ainda 5 vezes mais caro que o vidro blindado. Muitas pesquisas estão avançando nesse campo, basta lembrar que o alumínio já foi considerado metal nobre devido ao mesmo problema (alto custo de fabricação) e hoje é um material muito barato.
Precauções
O alumínio é um dos poucos elementos abundantes na natureza que parecem não apresentar nenhuma função biológica significativa. Algumas pessoas manifestam alergia ao alumínio, sofrendo dermatites ao seu contato, inclusive desordens digestivas ao ingerir alimentos cozinhados em recipientes de alumínio. Para as demais pessoas o alumínio não é considerado tão tóxico como os
metais pesados, ainda que existam evidências de certa
toxicidade quando ingerido em grandes quantidades. Em relação ao uso de recipientes de alumínio não se têm encontrado problemas de saúde, estando estes relacionados com o consumo de
antiácidos e
antitranspirantes que contêm este elemento. Tem-se sugerido que o alumínio possa estar relacionado com o
mal de Alzheimer, ainda que esta hipótese não tenha comprovação conclusiva.
O Alumínio é um dos elementos mais abundantes na
crosta terrestre na forma de
óxido de alumínio (Al
2O
3). Talvez por causa disto ele é tido como inofensivo mas a exposição a altas concentrações pode causar problemas de saúde principalmente quando na forma de
íons em que ele é solúvel em água.
A ingestão do alumínio pode acontecer através da comida, do ar e contato com a pele. A ingestão por muito tempo do alumínio em concentrações altas pode levar a sérios problemas de saúde como:
- Demência
- Danos ao sistema nervoso central
- Perda de memória
- Surdez
- Fortes tremores
- Dores musculares
- Cólicas
- Fraqueza
- Inapetência
A inspiração de alumínio em pó em fábricas onde este elemento é utilizado no processo de produção pode levar à
fibrose pulmonar e outros danos ao pulmão. Este efeito conhecido como
Mal de Shaver é complicado pela presença no ar de
sílica e
óxido de ferro. Na
diálise renal ele pode penetrar nos rins e causar danos.
Sua concentração parece ser maior em lagos
ácidos. Nestes lagos o número de peixes e anfíbios está diminuindo devido a reações de íons de alumínio com
proteínas nos
alevinos de peixes e embriões de
anfíbios.