Alumínio

1. Alumínio

O alumínio é o elemento metálico mais abundante na crusta terrestre (8,13 %) e, logo a seguir ao oxigênio e silício, o terceiro elemento mais abundante. Devido à elevada afinidade para o oxigênio, não é costume encontrá-lo como substância elementar mas, sim, em formas combinadas tais como óxidos ou silicatos.

O nome do metal deriva do latim alumen (alúmen). Em 1761, L.B.G. de Morveau propôs o nome alumine para a base do alúmen, e em 1787, Lavoisier identificou-o definitivamente como o óxido do metal ainda por descobrir. Em 1807 Sir Humphey Davy propôs o nome de alumium para este metal, e mais tarde concordou em alterá-lo para aluminum. Pouco tempo depois, o nome aluminium (alumínio) foi adotado para concordar com a terminação do nome da maior parte dos elementos, generalizando-se esta designação por todo o mundo (na versão norte-americana, diz-se "aluminum").

1.1 Abundância do Alumínio

O alumínio é metal mais abundante e o terceiro elemento mais abundante, em peso, da crosta terrestre. É bem estudado e tem grande importância econômica. O metal alumínio é produzido em grande escala. O minério de alumínio mais importante é a bauxita. Este é o nome genérico para diversos minerais, com fórmulas que variam entre Al2O3.H2O e Al2O3.3H2O. O alumínio também ocorre em grandes quantidades em rochas da classe dos aluminossilicatos, tais como os feldspatos e as micas. Quando essas rochas se decompõem, formam argilas ou outras rochas metamórficas.

1.2 Obtenção do Alumínio

O alumínio é obtido a partir da bauxita, que pode ser AlO.OH (Al2O3.H2O) ou Al(OH)3 (Al2O3.3H2O). A primeira etapa do processo consiste na purificação do minério. No processo Bayer as impurezas acompanham o minério são removidas (principalmente compostos de ferro e silício), pois degradariam as propriedades do produto. Quando NaOH é adicionado o Al se dissolve, pois é anfótero, formando o aluminato de sódio. O SiO2 também se dissolve formando silicatos. Todos os rejeitos de óxido de ferro são removidos por filtração. Em seguida, o Hidróxido de Alumínio é precipitado da solução fortemente alcalina de aluminato. Isso pode ser feito borbulhando-se CO2, ou então se adicionando Al2O3 à solução. Os silicatos permanecem na solução. O precipitado de Al(OH)3 é calcinado, convertendo-se em Al2O3 purificado.

O alumínio é geralmente obtido pelo processo Hall-Héroult. O Al2O3 é fundido com criolita, Na3[AlF6], e eletrolisado num tanque de aço revestido de grafite, que atua como cátodo. Os ânodos também são de grafite. A célula se opera continuamente, sendo que de tempos em tempos o alumínio fundido é removido do fundo da célula e uma nova porção de bauxita é adicionada. Parte da criolita consumida é minerada na Groelândia, mas a quantidade é insuficiente para atender a demanda, de modo que a maior parte é produzida sinteticamente.

Al(OH)3 + 3NaOH + 6HF → Na3[AlF6] + 6H2O

A criolita melhora a condutividade elétrica da célula, pois o Al2O3 é um mau condutor de eletricidade. Além disso, a criolita é uma impureza que reduz o ponto de fusão da mistura para cerca de 950 °C. Outras impurezas, tais como CaF2 e AlF2, também podem ser adicionadas. Vários produtos, tais como O2, CO2, F2 e compostos orgânicos fluorados, são formados no ânodo. Eles provocam o desgaste do ânodo, que deve ser substituído periodicamente. As pequenas quantidades de flúor formadas provocam sérios problemas de corrosão. Atualmente grandes quantidades de Li2CO3 são utilizados como uma impureza alternativa, pois diminui os problemas de corrosão.

1.3 Aplicações do Alumínio

A utilização do alumínio excede a utilização de qualquer outro metal, com a exceção do ferro, tendo uma enorme importância na economia mundial. O alumínio é, largamente, utilizado em indústrias que requerem material resistente, leve e facilmente moldável.

As aplicações do alumínio são as seguintes:

Meios de transporte (automóveis, aviões, barcos, bicicletas);

Empacotamento (latas de bebidas, folha de alumínio usada nas embalagens de alimentos);

Tratamento da água (usado como agente coagulante);

Construção civil (janelas, portas e decoração);

Medicina (antiácidos e alguns analgésicos)

Variados utensílios (ferramentas e utensílios de cozinha);

Linhas de transmissão eléctrica (apesar da sua condutividade eléctrica ser apenas 60% da do cobre, é muito usado nas linhas de transmissão eléctrica devido ao seu baixo peso);

Maquinaria (importante para equipamentos resistentes à corrosão);

Engenharia aeronáutica (as amálgamas do alumínio com outros metais têm uma importância vital na construção de aviões e foguetões);

Propelentes e explosivos;

Material dentário;

Revestimento de espelhos de telescópios;

Brinquedos;

Sinais de trânsito;

Indústria do papel

1.4 Reações do Alumínio

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.

2. Iodo

Do grego iodes (violeta). Descoberto pelo químico francês Bernard Courtois em 1811 (descoberta acidental, resultante de um excesso de ácido sulfúrico adicionado a cinzas de algas marinhas, no processo, usual na época, de produção de carbonato de sódio).