1.1 Breve historia
El aluminio es el tercer metal más presente en la corteza terrestre, formando parte del 8% de esta.
Usado en la antigüedad en tintorería y medicina, tras el desarrollo de la química en el siglo XIX, se añadió a la tabla periódica bajo el nombre de aluminium.
Cabe destacar el carácter exótico de este elemento en su descubrimiento, debido a la ardua y costosa tarea que suponía obtener unos pocos gramos de este metal.
1.2 Características fisicoquímicas
Como ya hemos dicho antes, es un elemento muy abundante en la naturaleza, solo por detrás del oxígeno y del silicio. En este caso hablamos de un metal ligero, con una densidad de 2700 kg/l y que se funde a una temperatura de 660ºC. Es un buen conductor de la electricidad (35-38 Ω·m) y del calor (80-230 W/m·K).
En cuanto a sus características químicas, encontramos un metal con valencia 3, que reacciona rápidamente con el oxígeno, formando óxido de aluminio o alúmina (Al2O3). Esta capa, que aísla al material de posibles y peores corrosiones, se puede disolver fácilmente con ácido cítrico, y reacciona también con facilidad al ácido clorhídrico y al hidróxido sódico.
1.3 Minerales
El mineral principal del que se obtiene es la bauxita, nombre honor al sitio del que se extrajo por primera vez. Este mineral contiene entre un 20% y un 30% de aluminio.
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1.4 Metalurgia
El metal final se obtiene en dos pasos: primero obtenemos alúmina en un primer paso, mediante el proceso Bayer, y luego esta alúmina se transforma en aluminio mediante electrolisis.
- En el proceso Bayer lo que hacemos es transformar la bauxita en alúmina gracias a que disolvemos el aluminio con una disolución caliente de hidróxido de sodio, con lo que los materiales restantes pueden ser retirados gracias a la decantación, pues no se disuelven. A continuación, se retira la sosa añadida anteriormente recristalizando el hidróxido de sodio, y se somete al hidróxido de aluminio resultante a unas temperaturas muy altas (+ de 1000ºC), para evaporar el agua y obtener óxido de aluminio, la alúmina (Al2O3).
-Con posterioridad, se introduce el aluminio en fluorita, un mineral que reduce la temperatura de fusión del metal hasta los 900ºC desde los 2000ºC anteriores y que hacían que fuese imposible el proceso de electrolisis. Después de esto, se sumerge la alúmina en una cuba con electrodos de carbono que, tras aplicar corrientes de entre 17 y 20 MWh, devuelven aluminio con una pureza de casi el 100%.
Para finalizar, se introduce el aluminio en los altos hornos, donde se funde y se termina de preparar añadiendo sustancias u otros metales con los que alearlos y que finaliza con el vertido del compuesto resultante en moldes para crear lingotes o chapas.
1.5 Aleaciones
Con el fin de mejorar las pocas propiedades mecánicas del aluminio, se suele alear con elementos como el magnesio, manganeso, cobre, zinc, titanio y cromo, que mejoran la tracción o la dureza.
De esta manera, podemos distinguir 8 tipos de aleaciones:
- Serie 1000, que tiene como aleante principal una proporción de al menos 99% de aluminio
- Serie 2000, cuyo aleante principal es el cobre, y que forma, básicamente, estos compuestos: Al2Cu - Al2CuMg
- Serie 3000, cuyo aleante principal es el manganeso, Al6Mn.
- Serie 4000, cuyo aleante principal es el silicio.
- Serie 5000, cuyo aleante principal es magnesio. Al3Mg2.
- Serie 6000, cuyo aleantes principales son el magnesio y el silicio, y que forman Mg2SiAl.
- Serie 7000, cuyo aleante principal es el zinc y forma MgZn2.
- Serie 8000, que tiene otros elementos.
Destacar dos compuestos importantes: el Duraluminio (Al-95%, Cu-3%, Mn-1%, Mg-0.5%) y el hidroaluminio o
hidronalio (Al-90%, Mg-10%).
1.6 Aplicaciones
Tanto en su forma pura como aleado, el aluminio es un metal muy ligero, resistente y con una capacidades de transmisión de calor y de electricidad bastante buenas.
Es muy usado en la construcción de medios de transporte como aviones o automóviles, así como en utensilios de cocina, en pistones de motores de combustión interna y en los tendidos eléctricos y en toda la electrónica en general. Su durabilidad y su resistencia a la corrosión, maleabilidad y ductilidad hacen que sea también materiales muy usados en el sector de la construcción, tanto pata las estructuras como para elementos "decorativos".
Otras aplicaciones más desconocidas son la soldadura aluminotérmica, su empleo en la construcción de contenedores criogénicos y su uso en joyería.