Aluminio

Aluminioa
13 Magnesioa ← Aluminioa → Silizioa
13 Al                                                                                                                                                                                                                                           Taula periodikoa
Ezaugarri orokorrak
Izena, ikurra, zenbakia	Aluminioa, Al, 13
Serie kimikoa	Metal txiroak
Taldea, periodoa, orbitala	13, 3, p
Masa atomikoa	26,9815(13) g/mol
Konfigurazio elektronikoa	Ne 3s2 3p1
Elektroiak orbitaleko	2, 8, 3
Propietate fisikoak
Egoera	Solido
Dentsitatea	(0 °C, 101,325 kPa) 2,70 g/L
Urtze-puntua	933,47 K (660,32 °C, 1.220,58 °F)
Irakite-puntua	2.792 K (2.519 °C, 4.566 °F)
Urtze-entalpia	10,71 kJ·mol−1
Bero espezifikoa	(25 °C) 24,200 J·mol−1·K−1
Lurrun-presioa P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k T/K 1.482 1.632 1.817 2.054 2.364 2.790
Propietate atomikoak
Kristal-egitura	Kubikoa, aurpegietan zentratua
Oxidazio-zenbakia(k)	3, 2, 1 (oxido anfoterikoa)
Elektronegatibotasuna	1,61 (Paulingen eskala)
Ionizazio-potentziala	1.a: 577,5 kJ/mol 2.a: 1.816,7 kJ/mol 3.a: 2.744,8 kJ/mol
Erradio atomikoa (batezbestekoa)	125 pm
Erradio atomikoa (kalkulatua)	118 pm
Erradio kobalentea	118 pm
Isotopo egonkorrenak
Aluminioaren isotopoak iso UN Sd-P D DE (MeV) DP 26Al sintetikoa 7,17x105 u β+ 1,17 26Mg ε - 26Mg γ 1,8086 - 27Al %100 Al egonkorra da 14 neutroirekin

Aluminio xafla bat

Aluminioa elementu kimiko bat da, Al ikurra eta 13 zenbaki atomikoa dituena. Zilar-txuri kolorekoa, ez zurruna, ez-magnetikoa eta metal harikoa den boro taldeko elementua da. Aluminioaren masa guztia lurrazalaren %8 da, hirugarren elementu ugariena da oxigenoa eta silizioaren ondoren, eta metal ugariena lurrazalean, baina ez da ugaria mantu behekaldean. Mea nagusia bauxita (Al(OH)₃) da;  270 mineralek bere baitan dute elementu hau.

Nahiz eta ingurumenean nagusia izan, ez dago izaki bizidunik aluminio gatz izaera metaboliko eran, hala ere, landareek eta animaliek jasan dezakete.

Korrosioarekiko erresistentzia, konduktibitate elektrikoa, fusio puntu baxua eta arintasunarengatik ezaguna da. Aplikazio ugari dituenez gero, industrian asko erabiltzen da eta mundu mailako ekonomian eragina du.

Historia

Hasiera batean, medikuntzan eta tindagaian erabiltzen zen alunbre moduan. Ez zen elementua bera identifikatu XIX. mendera arte, garai horretan bere erauzketa zaila izanik eta kantitate oso txikitan lortuz; ondorioz denbora luze batean metal pretziatu eta garesti bezala kontsideratu, eta urrea eta zilarrarekin konparatzen zen. Urteak pasa ahala, eta horrekin batera, erauzketa teknikak hobera joan ahala, metal komun bat izatera pasa egin da eta bere prezioa izugarri murriztu egin da. Gaur egun, industria mailan metalik garrantzitsuenetarikoa da, bai bere kantitate eta baita erabilpenengatik ere, soilik burdina/altzairuak gainditua.

Metalaren propietate fisikoak

Aluminioaren gainazala

Aluminioak daukan propietaterik nabarmenak bere dentsitate baxua (2,7 g/mL solido eran eta likido eran 2,375 g/mL),  eta pasibazioaren bidez korrosioarekiko erresistentzia izatea dira.

Bestetik, aluminioa oso eroale termiko (235 W m^-1 K^-1) eta elektriko (35-38 m/(Ω mm²)) ona da; baita supereroalea izateko gai da, 1,2 K-ko tenperatura kritikoa izanik. Eremu magnetiko kritikoa gutxi gorabehera 100 gauss-ekoa du, material ohikoa izanik qubits izeneko supereroalea sortzeko.

Urtze-puntua (933.47 K = 660, 32 °C) eta irakite-puntua (2792 K = 2519 °C)  trantsizio-metalenak baino baxuagoak ditu. Aluminio metala, disdiratsua dena, zilarraren antza dauka irradiazio ultramore guztiak absorbatzen dituelako, espektro ikusgai guztia isladatuz. Aluminioa material biguna eta malgua da, Mohs eskalan 2,5-3-koa izanik, horregatik metal egokia da kable elektrikoak eta lamina meheak eratzeko.

Aluminioaren kimika

Elementuaren oxidazio-egoera gehienak katioi eran aurki ditzakegu, non oxidazio-egoera egonkorrena Al (III) den, zortzikotea beteta duelako; baina beste oxidazio-egoerak izan ditzake, hala nola: Al I, AlF, AlCl eta AlBr gasak eran, trihaluroak aluminioarekin berotzen direlarik. Baina Al I ez-egonkorra da giro tenperaturan, triioduroa eratuz, eta (II) oxidazio-egoeran ere aurkitzen da, Al metala oxidatzaileekin errakzionatzean, adibidez AlO gas egoeran aurkitzen da leherketa baten ondoren.

Aluminio isotopo guztietatik egonkorrena ²⁷Al da, isotopo bakarra delako Lurran dagoela, bere sorreratik.

Konposatu eta mineral gehienak aluminio +3 oxidazio egoeran aurkitzen dira. Koordinazio-zenbakia konposatuaren arabera aldatzen da baina normalean,  Al (III)-ak 6 edo 4 koordinazio-zenbakia dauka, konposatu gehienak koloregabekoak direlarik.

Aluminio metalak korrosioarekiko erresistentzia dauka, aluminio oxido geruza bat eratzen delako eta horrek airearekin kontaktuan ipintzea deuseztatzen du, oxidazio gehiago egoteari uko eginez, pasibazio efektua deritzon prozesuari esker. Aluminio oxido egonkorrena, Al₂O₃ da, mineraletan aurkituz, non mineral mota honi korindoia deritzo. Aluminio oxidoari alumina ere deitzen zaio. Ez-purutasun metalikoak izan ditzake; adibidez, zafiroak Cr (III) eta Ti (III) oxido ez puruak ditu, eta errubian Cr eta Fe ez-purutasunak izaten ditu.

Aluminioa elementu anfotero bat da, soilik inguru basiko eta azidoetan disolbatzen delako. Adibidez, inguru oso azidoetan aluminioak protoiarekin erreakzionatzen du hidrogeno gasa emateko, eta ingurumen basikoetan aldiz, pasibazioz sortutako babes baldintzak sortzen ditu. Aluminioak kloruroen aurrean disolbatzeko joera du, adibidez NaCl. Horregatik, etxeko tutuak ez daude aluminioz eginda.  

Aluminioa  uretan oxidatzen da, 280 °C-zko tenperatura baino baxuagoetan, hidrogenoa, aluminio hidroxidoa eta beroa emateko:

2 Al + 6 H₂O → 2 Al(OH)₃ + 3 H₂

Erreakzio hau hidrogenoa eratzeko erabiltzen da, baina arazoak izan ditzake erreakzioa inhibitzen duen pasibatutako oxido geruza baztertzeko eta aluminioa bersortzeko behar den energia gordetzeko.

Gainera, aluminioa tenperatura altuetan aurkitzean, erreakzio aluminotermikoa deritzon erreakzioak gertatzen dira, aluminioak erreduzitzaile gisa jokatuz aluminioen aleakzioak eratzeko:

Fe₂O₃ + 2 Al → 2 Fe + Al₂O₃

Aluminioa haluroekin lotzea ohikoa da AlX₃ eta Al₂X₆ molekulak eratzeko, haluroak, Cl, Br eta I izanik. Floruroaren kasuan aldiz, lotura ionikoen bidez lotzen da eta AlF₆ eran eratzen da, non_, Al (III)-ak  6 koodinazio zenbakia du, inguruan oktaedroak agertzen direlarik. Oxidoen eta hidroxidoen azidifikazioan hidratoak agertzen dira. Gainera, uretan, halogenuroek nahaste bat sortzen dute, Al⁺³ zentroan 6 koordenatua ageriz eta, ur eta halogenuro ligandoak eratzen direlarik. Adibidez, fluoruroa eta aluminioa (III) uretan egotean, hurrengo konplexuak eratu daitezke:  [AlF(H₂O)₅]²⁺, AlF₃(H₂O)₃ eta [AlF₆]³⁻ , eta klorhidrikoa gehitzean, [Al₁₃O₄(OH)₂₄(H₂O)₁₂]⁷⁺ eratuko da.

Erabilpenak

Aluminioen aleazioak, ez burdinikoak diren gehien erabiltzen den aleazioak dira. Aluminioa normalean aleatuta dago eta horrek bere propietate mekanikoak hobetzeko laguntzen dio, adibidez, aluminiozko latak, hauen aleazioa %92-99-koa delarik. Aleazioak egiteko, gehien erabiltzen diren elementuak kuprea, zinka, magnesio, manganeso eta silizioa dira.

Aluminioak metal eran dituen propietate fisikoak hauek dira: dentsitate baxua, korrosioen babespena, eroale elektriko ona...

Bere propietate optikoegatik ispiluak egiteko erabiltzen da. Erabilerarik hedatuena aluminio papera egiteko da. Lata eta Tetra Brikak egiteko ere erabiltzen da. Bere propietate elektrikoak direla eta, ia kobrea bezain eroale elektriko ona denez, honen ordez erabili daiteke, batez ere pisua garrantzitsua denean, hegazkinetan eta energia elektrikoa garraiatzeko aireko lineatan adibidez. Beste metal batzuekin aleatuta, arkitekturan eta industriako pieza ekoizpenean erabiltzen da. Bitxigintzan korindoi egoeran erabiltzen da, kolore gorri edo urdinak hartuz. Laser izpietan ere badute erabilpenik.

Aluminiozko lata

Beste erabilpenak

Aluminio metalak hainbat erabilpen izan ditzake bere propietate fisiko eta kimikoen arabera:

• Garraioan ( automobilak, traktorea, bizikletan…) dentsitate gutxi daukalako.
• Bilgarrietan (latak, aluminiozko paperan). Ez-toxikoa delako, absorbitzen ez duelakoeta ezpalen kontra babesten duelako.
• Eraikuntzan (leihoa, ateak…)
• Elektrizitate garraioa: (kondentsadore,motor eta sorgailuak, transformagailuak…)
• Etxerako materialak egiteko, sukaldatzeko materialak, baita altzariak egiteko ere.
• Makinarietan eta ekipotan (prozesamendu tresneria, tutueria eta lanabesak)

Aluminio metala erabiltzeaz gain, honen konposatuak erabiltzen dira:

Aluminio-aleazio motor kulata

• Aluminio sulfato: paperaren fabrikazioan nagusiki, baita tintagailurako, larru ontzean eta beste aluminio konposatuak egiteko ere.

• Alumbre potasiko eta alumbre amonikoa: larru ontzean eta tindatu finkatzaileetan.
• Aluminio kloruro anhidridoa: katalizatzaile eran industria kimiko eta petrokimikoan.
• Aluminio azetatoa: soluzio eran idorgarri moduan.
• Aluminio fosfatoa: beira, papera, zeramika, pulpa, kosmetiko, pintura, berniz eta hortzetarako zementuen fabrikaziorako erabiltzen da.
• Aluminio hidroxidoa: antiazido moduan, uraren purifikazioan, beira eta zeramika fabrikazioan eta oihal iragazgaitzetan.
• Aluminio litio hidruroa: erreduzitzaile ona kimika organikoan.
• Organoaluminoak: azido eta Lewis kokatalizatzaile bezala erabiltzen dira.
• Metilaluminioaxano: olefina polimerizazioan Ziegler-Natta kokatalizatzaile gisa erabiltzen da, binilo polimeroak sortuz: polietano adibidez.
• Aluminio ioiak ur-disoluzioetan: sulfatoak adibidez arrainen parasitoak tratatzeko erabiltzen dira, hala nola, Gyrodactylus salaris.
• Txerto askotan aluminio gatzak erabiltzen dira inmunitate erantzunetan laguntzeko, horrela txertoaren proteinak potentzia nahikoa izango du inmunizazio estimulatzaile izateko.

Bibliografia

• Mark Winter. (1993). WebElements. [ The University of Sheffield and WebElements Ltd ] Web gunea: https://www.webelements.com/aluminium/
• Frank, W.B. (2009). "Aluminum". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a01_459.pub2. ISBN 978-3-527-30673-2.
• Drozdov, Andrey (2007). Aluminium: The Thirteenth Element. RUSAL Library. ISBN 978-5-91523-002-5.
• Dean, John A. (1999). Lange's handbook of chemistry (15 ed.). McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-016384-3. OCLC 40213725.
• Lide, David R., ed. (2004). Handbook of Chemistry and Physics (84 ed.). CRC Press. ISBN 978-0-8493-0566-5.
• Nappi, Carmine (2013). The global aluminium industry 40 years from 1972 (PDF) (Report). International Aluminium Institute. Retrieved 10 November 2017.
• Richards, Joseph William (1896). Aluminium: Its history, occurrence, properties, metallurgy and applications, including its alloys (3 ed.). Henry Carey Baird & Co.

Kanpo estekak

• WebElements.com - Aluminium
• Alu-Scout

• Datuak: Q663
• Multimedia: Aluminium