Aluminio
El aluminio es el elemento químico, de
símbolo Al y número atómico 13.
Es el elemento metálico más abundante en la corteza
terrestre.
Su ligereza, conductividad
eléctrica, resistencia a la corrosión
y bajo punto fusión le convierten en un material idóneo
para multitud
de aplicaciones, especialmente en aeronáutica; sin embargo, la
elevada
cantidad de energía necesaria para su obtención dificulta
su mayor
utilización; dificultad que puede compensarse por su bajo coste
de
reciclado, su dilatada vida útil y la estabilidad de su precio.
Características
El aluminio es un metal ligero, blando pero
resistente de aspecto gris plateado. Su densidad es aproximadamente un
tercio de la del acero
o el cobre, es muy maleable y dúctil
y
apto para
el mecanizado y la fundición. Debido a su elevada actividad
química se
forma rápidamente al aire una fina capa superficial de
óxido
impermeable y adherente que detiene el proceso de oxidación
proporcionándole resistencia a la corrosión y
durabilidad.
Aplicaciones
Ya sea considerando la cantidad o el valor del metal empleado, su
uso excede al del cualquier otro exceptuando el acero, y es un material
importante en multitud de actividades económicas. El aluminio
puro es
blando y frágil, pero sus aleaciones con
pequeñas
cantidades de cobre, manganeso, silicio, magnesio
y otros
elementos presentan una gran
variedad de características adecuadas a las más diversas
aplicaciones.
Estas aleaciones constituyen el componente principal de multitud de
componentes de los aviones y cohetes, en los que el peso es un factor
crítico.
Cuando se evapora aluminio en el vacío, forma un
revestimiento que
refleja tanto la luz visible como la infrarroja;
además la capa
de
óxido que se forma impide el deterioro del recubrimiento, por
esta
razón se ha empleado para revestir los espejos de telescopios,
en
sustitución de la plata.
Dada su gran reactividad química, finamente pulverizado
se
usa como combustible
sólido de cohetes y en el explosivo
termita, como ánodo de sacrificio en electrolisis y en procesos
de aluminotermia
para la obtención de metales.
Otros usos del aluminio son:
- Transporte; como
material estructural en aviones,
automóviles, tanques, superestructuras de buques, blindajes,
etc.
- Embalaje; papel de
aluminio, latas,
etc.
- Construcción;
ventanas, puertas, perfiles
estructurales,
etc.
- Bienes de uso;
utensilios de cocina, herramientas, etc.
- Transmisión
eléctrica; Aunque su
conductividad
eléctrica es tan sólo el 60% de la del cobre su mayor
ligereza permite una mayor separación de las torres de alta
tensión, disminuyendo los costes de la infraestructura.
- Recipientes criogénicos (hasta -200
ºC).
Historia
Tanto en Grecia como en Roma se empleaba el alumbre, una sal
doble de aluminio y potasio
como
mordiente en tintorería y astringente en medicina, uso
aún en vigor.
Generalmente se reconoce a Friedrich Wöhler el
aislamiento del
aluminio en 1827. Aún así, el metal fue obtenido, impuro,
dos años antes por el físico y químico
danés Hans Christian Ørsted.
En 1807, Humphrey Davy propuso el nombre aluminum
para
este metal aún no decubierto, pero más tarde
decidió cambiarlo por aluminium por coherencia con la
mayoría de los nombres de elementos, que usan el sufijo -ium.
De
éste derivaron los nombres actuales en otros idiomas; no
obstante,
en los EE.UU. con el tiempo se popularizó el uso de la primera
forma.
Abundancia y Obtención
Aunque el aluminio es un material muy abundante en la corteza
terrestre (8,1%), raramente se encuentra libre. Sus aplicaciones
industriales son relativamente recientes, produciéndose a escala
industrial desde finales del siglo XIX. Cuando fue descubierto se
encontró que era extermadamente difícil su
separación de las rocas de
las que formaba parte, por lo que durante un tiempo fue considerado un
metal precioso, más caro que el oro;
sin embargo, con las
mejoras de
los procesos, los precios bajaron continuamente hasta colapsarse en
1889
tras descubrirse un método sencillo de extracción del
metal.
Actualmente, uno de los factores que estimula su uso es la estabilidad
de su precio.
En 1859 Henri Sainte-Claire Deville publicó dos mejoras
al
proceso de obtención al sustituir el potasio por sodio y el
cloruro simple por doble; posteriormente, la invención del
proceso Hall-Héroult en 1886 abarató el proceso de
extracción del aluminio a partir del mineral, lo que
permitió, junto con el proceso Bayer del mismo año, que
se extendiera su uso hasta hacerse común en multitud de
aplicaciones.
La recuperación del metal a partir de la chatarra
(reciclado)
era una práctica conocida desde principios del siglo XX. Es, sin
embargo, a partir de los 60 cuando se generaliza, más por
razones medioambientales que estrictamente económicas.
El proceso ordinario de obtención del metal
consta de
dos
etapas, la obtención de alúmina por el proceso Bayer a
partir de la bauxita, y posterior electrólisis del óxido
para obtener el aluminio.
La elevada reactividad del aluminio impide extraerlo de la
alúmina mediante reducción, siendo necesaria la
electrólisis del óxido, lo que exige a su vez que
éste se encuentre en estado líquido. No obstante, la
alúmina tiene un punto de fusión de mas de 2000 ºC,
excesivamente alta para acometer el proceso de forma económica
por lo que era disuelta en criolita (Na3AlF6)
fundida, lo que disminuía la
temperatura hasta los 1000ºC. Actualmente, la criolita se
sustituye cada vez más por la ciolita un fluoruro artificial de
aluminio, sodio y calcio.
Isótopos
El aluminio tiene nueve isótopos cuyas masas atómicas
varían entre
23 y 30 uma. Tan sólo el Al-27, estable, y Al-26, radiactivo con
una
vida media de 0,72×106
años, se encuentran en la naturaleza. El Al-26 se produce en la
atmósfera al ser bombardeado el argón con rayos
cósmicos y protones.
Los isótopos de aluminio tienen aplicación
práctica en la datación de
sedimentos marinos, hielos glaciares, meteoritos, etc. La
relación
Al-26/Be-10 se ha empleado en el análisis de procesos de
transporte,
deposición, sedimentación y erosión a escalas de
tiempo de millones de
años.
El Al-26 cosmogénico se aplicó primero en los
estudios
de la Luna
y los meteoritos. Éstos últimos se encuentran sometidos a
un intenso
bombardeo de rayos cósmicos durante su viaje espacial,
produciéndose
una cantidad significativa de Al-26. Tras su impacto contra la Tierra,
la atmósfera, que filtra los rayos cósmicos, detiene la
producción de
Al-26 permitiendo determinar la fecha en la que el meteorito
cayó.
Precauciones
El aluminio es uno de los pocos elementos abundantes en la
naturaleza que parecen no tener ninguna función biológica
beneficiosa.
Algunas personas manifiestan alergia al aluminio, sufriendo dermatitis
por contacto, e incluso desórdenes digestivos al ingerir
alimentos
cocinados en recipientes de aluminio; para el resto de personas, no se
considera tan tóxico como los metales pesados, aunque existen
evidencias de cierta toxicidad si se consume en grandes cantidades. El
uso de recipientes de aluminio no se ha encontrado que acarree
problemas de salud, estando éstos relacionados con el consumo de
antiácidos o antitranspirantes que contienen aluminio. Se ha
sugerido
que el aluminio puede estar relacionado con el Alzheimer, aunque la
teoría ha sido refutada.
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