¿Qué es el Aluminio?

Historia, propiedades físicas y químicas del aluminio, obtención y más

1. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES PLANTEL NAUCALPAN ALUMINIO ASIGNATURA: QUIMICA 3 PROFESORA: IRIS ALEJANDRA ROJAS GRUPO: 719 ALUMNOS : - LUIS ROBERTO ROSALES BECERRIL - GISELA NAVA GUZMÁN - LUIS ÁNGEL VALENTE RAMÍREZ

2. Referencias Brown, Theodore L. (2004) Química, La Ciencia Central Editorial Pearson, México 9° edición pp. 925-928 W. Hufnagel , Manual Del Aluminio , Ed. Reverte, 2da Edición, Barcelona , 1991. F. R. Morral , E . Jimeno , P . Molera , Metalurgia General , Ed. Reverte, Barcelona, 1985. Sharpe, Alan G ., Housecroft , Catherine E ., Química inorgánica , Editorial Pearson, Idioma : Español . Información recuperada de: http://www.quiminet.com/articulos/la-historia-del-aluminio-43137.htm consultada el 24/09/2012 http:// www.lenntech.es/periodica/elementos/al.htm Consultada 24/09/21012 http:// www.informador.com.mx/mexico/2011/342822/6/mexico-esta-en-panales-en-reciclaje-de-aluminio.htm Consultada 24/09/2012

3. DATOS GENERALES El aluminio es un elemento químico, de símbolo Al y número atómico 13. Es el tercer elemento más común encontrado en la corteza terrestre después del silicio. Tiene un punto de fusión bajo: 660 ° C. Su configuración electrónica es: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 Representa el 8% de la corteza terrestre

4. P ertenece al grupo III del sistema periódico.

5. Bauxita (Al2O3) Es uno de los materiales mas abundantes, pero no esta puro, forma parte de algunos minerales. El mineral del que se extrae se llama bauxita. La bauxita es un material terroso, rico en óxidos hidratados de aluminio Los minerales con contenidos en aluminio de la bauxita son la gibsita , Al(OH) 3 , y el diasporo,HAlO 2

6. Gibsita Al(OH) 3 Diasporo (HAlO 2 )

7. Propiedades químicas PROPIEDAD VALOR Número atómico 13 Estado de oxidación 3 Masa atómica 26.98 g / mol Punto de fusión 660°C Punto de ebullición 2450°C Descubridor Hans Cristian Oersted en 1825

8. Características físicas Material metálico no ferroso de color blanco plateado. Posee una baja densidad, 2.7 g / cm 3 en estado puro.

9. Tiene buenas propiedades eléctricas y de conducción de calor. Es un material muy dúctil, y en aleación presenta buenas propiedades mecánicas.

10. El nombre de este metal procede del latín “ alumen ” (alumbre), palabra con la que los romanos designaban a las sustancias con propiedades astringentes (que se encojen). Historia Mientas que la mayoría de los metales industriales se conocen desde hace mucho tiempo, la historia del aluminio es reciente, apenas se remonta más allá del siglo XIX.

11. En 1809, el inglés Humphrey Davy intentó sin éxito sintetizar el aluminio, y a pesar de su fracaso intuyó su nombre , quería llamarle aluminium . Los primeros pasos para conseguir aislarlo fueron dados por el danés Hans Christian Oersted, quien obtuvo a principios del siglo XIX el aluminio de manera impura (contenía niveles de plomo). En 1827, el químico alemán Friedrich Wöhler obtuvo un polvo gris de aluminio impuro que contenía además de potasio, cloruro de aluminio no reducido. En 1845 logró mejorar su método produciendo pequeñas bolitas de un metal lo suficientemente puro para describir con exactitud las propiedades del aluminio. AlCl3 + K  KCl + Al

12. En 1854 Bunsen preparó electrolíticamente el aluminio partiendo del compuesto cloruro alumínico sódico y Deville perfeccionó el procedimiento fabricando por primera vez el aluminio en lingotes. Así comenzó la producción industrial de este metal. En 1.886 Hall y Héroult descubrieron que el óxido de aluminio era soluble en criolita fundida y que la mezcla podía electrolizarse con un rendimiento comercial superior al existente (proceso moderno de la electrolisis de la alúmina). Este descubrimiento produjo un descenso en el precio del aluminio y propició la utilización masiva de este metal.

13. Extracción de Aluminio

14. El proceso de producción de la bauxita se inicia con la explotación por métodos convencionales de las minas a cielo abierto ( Stripping mine), después de removida y apilada la capa vegetal para su posterior reforestación.  La bauxita es extraída directamente de los diferentes bloques de la mina, con el objeto de obtener la calidad requerida del mineral. Las operaciones de la mina son controladas y planificadas por intermedio del programa MINTEC " Medsystem ".

15. Métodos de obtención de aluminio

16. El aluminio se obtiene hoy, en casi todo el mundo (incluido México), por un proceso en dos fases: en la fábrica de óxido se aísla el óxido de aluminio puro de la materia prima. En general se obtiene el óxido a partir de la bauxita, por el método de Bayer. Disgregando la materia prima con sosa cáustica y precipitando el hidróxido de aluminio, de la disolución, mediante cristalización provocada. La obtención del metal tiene lugar después, por electrólisis del óxido puro disuelto en una fusión de criolita.

17. Al(OH) 3   +   OH-   + Na   → Al(OH) 4 -   + Na Al(OH) 4 - + Na → Al(OH) 3   + OH- + Na 2 Al(OH) 3   → Al2O 3   + 3H2O Reacciones químicas en el Proceso de Bayer

18. Aleaciones de aluminio

19. Si el aluminio es aleado con otros elementos y se le realiza un conformado o tratamiento térmico, su resistencia aumenta considerablemente para tener aplicación útil en elementos de ingeniería.

20. Elementos aleantes ELEMENTO PROPIEDAD Cromo (Cr) En aleación con aluminio y otros elementos incrementa la resistencia mecánica. Cobre (Cu) Incrementa las propiedades mecánicas pero reduce la resistencia a la corrosión. Hierro (Fe) En cantidades controladas aumenta las propiedades mecánicas. Magnesio (Mg) Aumenta la resistencia tras el conformado en frío. Manganeso (Mn) Incrementa las propiedades mecánicas. Silicio (Si) Combinándolo con magnesio incrementa las propiedades mecánicas. Titanio (Ti) Incrementa propiedades mecánicas. Zinc (Zn) Reduce la resistencia a la corrosión.

21. Clasificación de aleaciones de aluminio. Las aleaciones de aluminio pueden tener dos fines distintos: para forja o conformado y para fundición. La norma UNE clasifica las aleaciones como de moldeo o forja (L – 200), de fundición (L – 300) y de alta fusión (L – 400), mientras que la Asociación del Aluminio las clasifica de acuerdo al elemento aleante ; fundición con la forma XXX.X y forja como XXXX, donde cada cifra designa un tipo de aleación y las dos últimas cifras designan la cantidad de elemento aleante principal.

22. Aleaciones de conformado (forja) SERIE CLASE DE ALEACION 1XXX Aluminio al 99% de pureza mínimo. 2XXX Aluminio aleado con cobre principalmente. 3XXX Aluminio aleado con manganeso principalmente. 4XXX Aluminio aleado con silicio principalmente. 5XXX Aluminio aleado con magnesio principalmente. 6XXX Aluminio aleado con silicio o con silicio – magnesio. 7XXX Aluminio aleado con zinc o con zinc – magnesio. 8XXX Otro tipo de aleaciones, por ejemplo aluminio - litio.

23. Aleaciones de fundición SERIE CLASE DE ALEACION 1XX.X Aluminio al 99% de pureza mínimo. 2XX.X Aluminio aleado con cobre. 3XX.X Aluminio aleado con silicio y cobre o silicio y magnesio. 4XX.X Aluminio aleado con silicio. 5XX.X Aluminio aleado con magnesio. 6XX.X Serie sin usar. 7XX.X Aluminio aleado con zinc. 8XX.X Aluminio aleado con estaño. 9XX.X Aleaciones sin especificar (el fabricante debe hacerlo).

24. Efectos en la salud La toma de Aluminio puede tener lugar a través de la comida, respirarlo y por contacto en la piel. La toma de concentraciones significantes de Aluminio puede causar un efecto serio en la salud como: Daño al sistema nervioso central Demencia Pérdida de la memoria Apatía Temblores severos

25. Efectos del ambientales Los efectos del Aluminio debido a los problemas de acidificación han sido un problema global. El Aluminio puede acumularse en las plantas y causar problemas de salud a animales que consumen esas plantas. Las concentraciones de Aluminio parecen ser muy altas en lagos acidificados. En estos lagos un número de peces y anfibios están disminuyendo debido a las reacciones de los iones de Aluminio con las proteínas de las agallas de los peces y los embriones de las ranas . Las consecuencias para los pájaros que consumen peces contaminados es que la cáscara de los huevos es más fina y los pollitos nacen con bajo peso.

26. Reciclaje Según la definición usada por el Instituto Nacional de Ecología (INE), reciclar significa separar o extraer materiales del flujo de desechos y acondicionarlos para su comercialización de modo que puedan ser usados como materias primas en sustitución de materiales vírgenes. En México se consumen 277 mil 608 toneladas de aluminio. De todos los productos fabricados, las latas son las más comunes y su uso se ha vuelto cotidiano, en nuestro país se consumen 15 millones 400 mil latas por día equivalentes a 240 toneladas diarias. En el proceso se recolectan latas que se envían a fundición para ser convertidas en lingotes y posteriormente en láminas de distintas medidas.

27. El reciclaje de este material proporciona grandes ahorros de energía y evitan desechos contaminantes. Asimismo, cuando se usa aluminio recuperado en lugar de materias primas, se genera un ahorro de 95% en la energía en el proceso de reciclaje. En México se han hecho algunos esfuerzos, hace un par de años se creó el grupo Transforma por iniciativa de empresas como Coca-Cola, Natura, Phillips, Unilever y Walmart , quienes impulsaron la creación e instalación de centros de reciclaje en la Ciudad de México y área metropolitana. Una lata de aluminio continúa siendo un residuo sólido por 500 años, de no reciclarse.

28. Uso y Aplicaciones Los principales usos industriales de las aleaciones metálicas de aluminio son: Transporte ; como material estructural en aviones, automóviles, trenes de alta velocidad, metros, tanques, superestructuras de buques y bicicletas. Estructuras portantes de aluminio en edificios. Embalaje de alimentos; papel de aluminio, latas, tetrabriks, etc. Carpintería metálica; puertas, ventanas, cierres, armarios, etc. Bienes de uso doméstico; utensilios de cocina, herramientas, etc.

29. Transmisión eléctrica. Un conductor de aluminio de misma longitud y peso es más conductivo que uno de cobre y más barato. Sin embargo el cable sería más grueso. Medida en volumen la conductividad eléctrica es tan sólo el 60% de la del cobre. Su mayor ligereza reduce el esfuerzo que deben soportar las torres de alta tensión y permite una mayor separación entre torres, disminuyendo los costes de la infraestructura. En aeronáutica también sustituye al cobre. - Recipientes criogénicos (hasta -200 °C), ya que contrariamente al acero no presenta temperatura de transición dúctil a frágil. Por ello la tenacidad del material es mejor a bajas temperaturas. - Calderería.

30. Economía Se podrían ahorrar hasta 150 millones de pesos si cada mexicano reciclara 10 latas . Un kilo de aluminio está formado por aproximadamente 65 latas y casi 99% de todas las latas de cerveza y 97% de las latas de refrescos son de aluminio pero sólo la mitad se recupera para su reciclaje. El reciclaje de este material representa 91% de ahorro de energía . El kilo de este material se paga entre siete y 12 pesos en un centro de acopio.