Propriedades físicas e químicas do alumínio

TAUBATÉ

2012

Introdução

O alumínio, por suas excelentes propriedades físico-químicas – entre as quais se destacam o baixo peso específico, a resistência à corrosão, a alta condutibilidade térmica e elétrica e a infinita reciclagem apresenta uma ampla variedade de utilização, que o torna o metal não ferroso mais consumido no mundo.

É um metal de símbolo Al, branco brilhante, leve, dúctil, maleável, que o ar altera muito pouco e que apresenta uma estrutura cristalina cúbica de face centrada, característica de todos os elementos metálicos. É abundante na natureza, principalmente em forma de silicatos. É também sólido, de densidade 2,7, que funde a 660,32º C, um bom condutor de calor e eletricidade e trivalente em seus compostos, como a alumina Al2O3 ou o cloreto AlCℓ3. Em estado puro, é bastante mole e maleável. Embora seja muito oxidável, não se altera em contato com a água nem com o ar, pois sua superfície é protegida por uma fina camada de alumina.

Propriedades físicas e químicas:

Na ordem decrescente, de acordo com o peso, dos elementos que constituem a crosta terrestre, o alumínio ocupa o terceiro lugar, representando cerca de oito por cento em peso do total. Esse metal faz parte da composição de grande número de rochas e pedras preciosas; entre as primeiras cabe mencionar, graças a seu interesse mineralógico ou metalúrgico, os feldspatos, as micas, a turmalina, a bauxita e a criolita. Entre as pedras preciosas, aquelas que apresentam um maior teor de alumínio são o coríndon, as safiras e os rubis.

O alumínio possui altos índices de condutividade elétrica, e não se altera em contato com o ar ou em presença de água, graças a uma fina capa de óxido que o protege de ataques do meio ambiente. Apresenta, entretanto, elevada reatividade quando em contato com outros elementos: em presença de oxigênio, sofre reação de combustão, liberando grande quantidade de calor, e ao combinar-se com halogênios (cloro, flúor, bromo e iodo) ou com o enxofre, produz imediatamente os respectivos haletos e sulfetos de alumínio.

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 nas soluções de engenharia aeronáutica. Entretanto, mesmo com o baixo custo para a sua reciclagem, o que aumenta sua vida útil e a estabilidade do seu valor, a elevada quantidade de energia necessária para a sua obtenção reduzem sobremaneira o seu campo de aplicação, além das implicações ecológicas negativas no rejeito dos subprodutos do processo de reciclagem, ou mesmo de produção do alumínio primário. É dada a Friedrich Wöhler o reconhecimento do isolamento do alumínio, em 1827. O alumínio é um metal leve, macio e resistente. Possui um aspecto cinza prateado e fosco, devido à fina camada de óxidos que se forma rapidamente quando exposto ao ar. O alumínio não é tóxico como metal, não magnético, e não cria faíscas quando exposto a atrito.

Propriedades extensivas e intensivas do alumínio.

Matéria dividem-se em duas categorias principais: intensivas e extensivas. Tanto a massa como o volume são duas grandezas extensivas. Isto significa que seu valor depende do tamanho do corpo. Por exemplo, um litro de água irá ter a massa e o volume bem menores que toda a água de uma piscina olímpica. Contudo, a razão entre estas duas propriedades extensivas, massa e volume, resulta em uma propriedade intensiva, ou seja, que independe do tamanho da amostra.

Como o Alumínio é encontrado na Natureza

O processo químico denominado Bayer é o mais utilizado na indústria do alumínio. Neste processo, a alumina é dissolvida em soda cáustica e, posteriormente, filtrada para separar todo o material sólido, concentrando-se o filtrado para a cristalização da alumina. Os cristais são secados e calcinados para eliminar a água, sendo o pó branco de alumina pura enviado à Redução para obtenção de alumínio, através de eletrólise, processo conhecido como Hall-Héroult.

As principais fases da produção de alumina, desde a entrada do minério até a saída do produto, são: moagem, digestão, filtração/evaporação, precipitação e calcinação. As operações de alumina têm um fluxograma de certa complexidade, que pode ser resumido em um circuito básico simples (Figura 1).

No processo de eletrólise, para obtenção do alumínio, a alumina é carregada de forma controlada, em um eletrólito fundido, formado por sais de criolita e fluoreto de alumínio. A passagem de corrente elétrica na célula eletrolítica promove a redução da alumina, decantando o alumínio metálico no fundo da célula e o oxigênio liberado reage com o ânodo de carbono, formando dióxido de carbono. A Figura 2 mostra o diagrama de uma célula de redução e a Figura 3, uma instalação típica de sala de cubas de redução. Em números redondos, são necessários 5 kg de bauxita para produzir 2 kg de alumina e 1 kg de alumínio primário.

Os principais insumos para a produção de alumínio primário durante o processo de Redução são indicados na tabela abaixo:

* Principais Aplicações

Construção civil

Material leve, versátil, resistente, durável e bonito. Capaz de agradar arquitetos e consumidores por seu acabamento perfeito, praticidade e função decorativa, o alumínio está conquistando destaque cada vez maior dentro das mais variadas aplicações na construção civil, estando presente na cobertura, em telhas; nas fachadas e paredes, em revestimentos internos e externos e cortinas de vidro; na ventilação, iluminação e acabamento interno, em caixilhos, divisórias, forros e pisos, e nos elementos decorativos, como molduras para pontos de eletricidade, entre outros produtos desenvolvidos com variedades de detalhes e concepções arquitetônicas