Aluminio.Aluminio.

Nombre: Lorena Guajardo.Profesor: Renato Sariego.

Asignatura: Química Inorgánica.

Abundancia y Estado Natural…Abundancia y Estado Natural…• El aluminio es el elemento

metálico más abundante en la corteza terrestre; sólo oxígeno y silicio son más abundantes. No se encuentra nunca como metal libre; normalmente en forma de silicato de aluminio puro o mezclado con otros metales como sodio, potasio, hierro, calcio y magnesio. Los silicatos no son menas útiles, porque es extremamente difícil, y por tanto muy caro, extraer el aluminio de ellas. La bauxita, un óxido de aluminio hidratado impuro, es la fuente comercial de aluminio y de sus compuestos.

Feldespato(Si3O8AlK)

Corindón (Al2O3)

Criolita (Na3AlF6)

Bauxita (Al2O3 * 2H2O)

Mica: colores claros Al Si3O10Al2 (OH)2K, colores oscuros Al Si3O10Al2 (Mg.Fe)3(OH)2K.

Características Físicas…Características Físicas…

• Densidad o peso específico es de 2700 kg/m3 (2,7 veces la densidad del agua). LIGERO

• Tiene un punto de fusión bajo: 660ºC (933 K).• El peso atómico es de 26,9815.• Es de color blanco brillante.• Buen conductor del calor y de la electricidad.• Resistente a la corrosión, gracias a la capa de Al2O3

formada.• Abundante en la naturaleza.• Material fácil y barato de reciclar.

Entre las características Entre las características mecánicas del aluminio se tienen mecánicas del aluminio se tienen las siguientes…las siguientes…

De fácil mecanizado. Muy maleable láminas muy delgadas. Bastante dúctil, cables eléctricos. Material blando (Escala de Mohs: 2-3). Material que forma aleaciones con otros

metales para mejorar las propiedades mecánicas.

Permite la fabricación de piezas por fundición, forja y extrusión.

Material soldable.

Características químicas…Características químicas… Reactividad: Debido a su elevado estado de oxidación se forma

rápidamente al aire una fina capa superficial de óxido de aluminio (Alúmina Al2O3) impermeable y adherente que detiene el proceso de oxidación, lo que le proporciona resistencia a la corrosión y durabilidad. Esta capa protectora, de color gris mate, puede ser ampliada por electrólisis en presencia de oxalatos.

El principal y casi único estado de oxidación del aluminio es +III como es de esperar por sus tres electrones en la capa de valencia.

El aluminio reacciona con facilidad con HCl, NaOH, ác. perclórico, pero en general resiste la corrosión debido al óxido. Sin embargo cuando hay iones Cu++ y Cl- su pasivación desaparece y es muy reactivo.

Los alquilaluminios, usados en la polimerización del etileno, son tan reactivos que destruyen el tejido humano y producen reacciones exotérmicas violentas al contacto del aire y del agua.

El óxido de aluminio es tan estable que se utiliza para obtener otros metales a partir de sus óxidos (Cromo, Manganeso, etc.) por el proceso aluminotérmico.

Anfoterismo del Al…Anfoterismo del Al…

• El aluminio tiene características anfóteras. Esto significa que se disuelve tanto en ácidos (formando sales de aluminio) como en bases fuertes (formando aluminatos con el anión [Al(OH)4]-) liberando hidrógeno.

OH- OH-

Al+3 Al(OH)3 Al(OH)4

-

H+ H+

Producción: 1º “Proceso de Bayer”…Producción: 1º “Proceso de Bayer”…

El proceso comienza con un lavado de la bauxita molida con una solución de soda cáustica a alta presión y temperatura. Los minerales de aluminio se disuelven mientras que los otros componentes de la bauxita, principalmente sílice y óxidos de hierro y titanio permanecen sólidos y se depositan en el fondo de un decantador de donde son retirados.

A continuación se recristaliza el hidróxido de aluminio de la solución y se calcina a más de 900ºC para producir una alúmina, Al2O3, de alta calidad.

2º “Proceso Hall-Héroult”…2º “Proceso Hall-Héroult”…

La etapa final es la reducción del aluminio con el proceso de Hall-Heroult. Se basa en el principio siguiente: cuando la solución del alúmina se electroliza en la criolita fundida (Na3AlF6), se produce el aluminio puro . El fondo de la célula de la reducción sirve como cátodo, y las barras del carbón sumergidas en criolita sirven como ánodos. El aluminio fundido se deposita bajo solución de la criolita con 3-5% del alúmina. Durante este proceso, las temperaturas alcanzan 950°C, considerablemente más arriba que el punto de fusión del metal sí mismo, que es 660°C.

De estos baños se obtiene aluminio metálico en estado líquido con una pureza entre un 99,5 y un 99,9%, quedando trazas de hierro y silicio como impurezas principales.

El metal se quita de las células de la reducción y se vierte en moldes cada 24 horas o más.

• Cátodo:

Al+3 + 3e- Al°

•Reacción química total: 2 Al2O3 + 3C 4Al + 3 CO2

•Ánodo:

O-2 O2° + 2e-

Proceso Hall- Héroult….Proceso Hall- Héroult….

En el proceso de la reducción de Hall-Heroult, los ánodos del carbón se consumen muy rápidamente y se deben substituir por nuevos. Este problema se puede solucionar con el electrodo reanudable de Soderberg. Se forma en un compartimiento especial de la restauración de la goma del coque y del alquitrán, que se cabe en una cubierta de la hoja de acero que mienta abierto en ambos extremos. La goma se llena en la abertura superior cuando es necesaria. Se calienta antes de que alcance la célula con derretimiento.

La tecnología de la producción del aluminio aplica los ánodos pre-cocidos al horno, un método usado en muchos fundidores europeos y americanos del aluminio, y caracterizado por menos consumo de energía y un impacto negativo en el ambiente. Los ánodos se cuecen al horno en hornos enormes del gas y entonces, siendo fijado en sostenedores, se bajan en un horno. Los electrodos consumidos se substituyen por nuevos y los extremos restantes del se envían lejos para reciclar.

Debido a requisitos ecológicos más altos establecidos en los años recientes, la atenuación de emisiones peligrosas es el desafío principal de que usan la tecnología de Soderberg . Ahora el problema está siendo solucionado activamente por los ánodos coloides que ponen en ejecución hechos de la goma coloidal especial, que es termal resistente. En términos de indicadores ambientales, este método es igual a la tecnología pre-cocida al horno de los ánodos. Actualmente, la criolita se sustituye cada vez más por la ciolita un fluoruro artificial de aluminio, sodio y calcio.

Desventajas de Proceso…Desventajas de Proceso…

Producción de Aluminio…Producción de Aluminio…

• La producción mundial de aluminio ha experimentado un rápido crecimiento, aunque se estabilizó a partir de 1980. En 1900 esta producción era de 7.300 toneladas, en 1938 de 598.000 toneladas y en 1993 la producción estimada de aluminio primario era de unos 19 millones de toneladas. Los principales países productores son Estados Unidos, la antigua URSS, Canadá, China y Australia.

Reciclaje del aluminio…Reciclaje del aluminio…•El reciclado de un material es la única alternativa que existe para dañar lo menos posible el medio ambiente y no vernos rodeados de montones de chatarra y residuos.•El aluminio es cien por cien reciclable sin merma de sus cualidades. El refundido del aluminio necesita poca energía, requiere sólo un 5% de la energía necesaria para producir el metal primario inicial.•Al aluminio reciclado se le conoce como aluminio secundario, pero mantiene las mismas propiedades que el aluminio primario. •Durante el año 2002 se produjeron en España 243.000 toneladas de aluminio reciclado y en el conjunto de Europa occidental esta cifra ascendió a 3,6 millones de toneladas.

Bibliografía…Bibliografía…

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Editorial Limusa S.A. Raymond Chang, “Quimica General”, 7ª Edición, 2002, Editorial Mc Graw

Hill Companies, Inc.