O alumínio é um dos metais mais modernos se o compararmos com a metalurgia nascida há mais de 5000 anos. Foi no início do século XIX que um químico dinamarquês Hans Christian Oersted isolou o metal pela primeira vez em 1825 por meio de um processo químico que usou uma amálgama de potássio e cloreto de alumínio.
Em 1827, o químico alemão Wöhler obteve-o em forma de pó reagindo potássio com cloreto de alumínio e, mais tarde, em 1845, ele próprio determinou pela primeira vez as propriedades do metal recém-descoberto, densidade e leveza e separou-o em pellets.
O alumínio é extremamente abundante na composição da crosta terrestre (e na lua), encontra-se numa proporção aproximada de 15% e apenas a sílica a excede.
O mineral industrial mais significativo é a “bauxita”, com um teor entre 55 e 65 de alumina (óxido de alumínio Al2O3), que está localizado principalmente na zona tropical. Este mineral foi descoberto por M. Pierre Berthier que lhe deu o nome do local onde o encontrou, a aldeia de Les Baux de Provence, em Arles, sul de França.
Em Espanha encontramos bauxita, mas em quantidades muito pequenas em Teruel, Barcelona, Tarragona e Lleida.
Em 1854, Bunsen conseguiu preparar o alumínio eletroliticamente a partir do composto cloreto de alumínio de sódio em seus experimentos. Nesse mesmo ano, Henri Sainte-Claire Deville aperfeiçoou o processo e fabricou alumínio pela primeira vez na história, substituindo o potássio pelo sódio, e apresentou-o na Exposição de Paris de 1855, sob a forma de lingotes. Pode-se dizer, portanto, que Deville foi o iniciador da produção industrial do metal, cujo processo, com ligeiras modificações, foi utilizado até 1888, quando foi substituído pelo método eletrolítico.
Os fundadores da grande indústria do alumínio foram o francês Hëroult, o alemão Kiliani e o americano Hall, o primeiro fundador em 1888 da empresa Aluminium Industrie Aktien Gesellschaft. Cerca de quarenta anos após a fundação da indústria do alumínio, em 1929, a primeira fábrica de produção de alumínio de notável importância foi fundada na Espanha, localizada em Sabiñánigo (Huesca). A atual produção de alumínio primário em Espanha está localizada em San Ciprian (Lugo), Corunha e Avilés.
O alumínio é um metal demasiado ativo para existir livremente, encontrando-se na natureza combinado com um grande número de minerais, sendo os principais a bauxita e a criolita. A bauxita é o mais importante dos minerais de alumínio, é um hidróxido cuja composição não corresponde a uma fórmula química específica, pois em todos os casos é combinado com quantidades variáveis dos elementos como ferro, silício e titânio e uma quantidade inconstante de água combinada.
Sua cor varia de granada a branco puro. A criólita é, juntamente com a bauxita, o mineral mais importante no fabrico de alumínio, sendo o seu papel principal o do fluxo de alumina em banhos eletrolíticos. A criólita está atualmente a ser substituída por ciolite, um fluoreto artificial de alumínio, sódio e cálcio.
A extração do alumínio da bauxita é realizada em três etapas, mineração, refino e redução.
A bauxita é extraída, lavada e seca antes de ser enviada para a refinaria, onde é separada do alumínio.
O químico austríaco Karl Josef Bayer, filho do fundador da empresa Bayer Chemical, inventou o processo Bayer para a produção em larga escala de alumina a partir da bauxita. Este método é o mais comumente utilizado na indústria do alumínio.
A partir da bauxita, previamente submetida a um processo de secagem e trituração fina do material, é aquecida com uma solução concentrada de soda cáustica (NaOH) para obter uma solução de aluminato de sódio (Al02Na) e um pouco de silicato de sódio (Na2SiO2).
Esta solução é filtrada e precipitada em hidróxido de alumínio (Al(OH)3), quer com dióxido de carbono, quer com uma pequena quantidade de hidróxido de alumínio previamente precipitado.
A alumina é reduzida a alumínio em células eletrolíticas do procedimento Hall-Héroult. Nestas células, a criólita fundida a 980ºC é utilizada para dissolver a alumina, que quando submetida a eletrólise se divide em alumínio e oxigénio. O alumínio desce até o fundo do tanque, onde é extraído periodicamente e o oxigênio se combina com o carbono no ânodo para produzir CO2.
Pela ação da corrente elétrica fornecida, a alumina introduzida no interior da célula ou forno eletrolítico é decomposta e de acordo com as leis que regem a eletrólise, o alumínio é depositado no eletrodo negativo (cátodo) constituído pelo revestimento do forno, daqui o metal é extraído e fundido na forma de placas laminadoras, tarugos ou notas para extrusão ou lingotes para fundição.
De acordo com as mesmas leis, o oxigénio é produzido no elétrodo positivo (ânodo), que, devido à sua elevada atividade, reage com o carbono deste elétrodo, formando os produtos gasosos mono e dióxido de carbono (CO e CO2). Devido a esta reação, o ânodo se desgasta, por isso deve ser substituído periodicamente. Os blocos anódicos são feitos de carbono.
Para fazer 1000 kg de alumínio, são necessários 10.000 kg de bauxita, que produz 500 kg de alumina, 80 kg de criolita, 600 kg de carvão mais 14.000 kWh de energia elétrica. Devido ao seu alto consumo de eletricidade, as usinas de eletrólise de alumínio são instaladas ao lado de locais onde a energia é mais barata, como usinas hidrelétricas, nucleares ou países produtores de petróleo.
Uma das características mais notáveis do alumínio é a sua reciclabilidade. Ao contrário de outros metais, 100% do material pode ser reutilizado. Da mesma forma, este processo de reciclagem pode ser realizado quase indefinidamente no mesmo material, pelo que a vida útil do alumínio pode ser considerada praticamente ilimitada.
Outro dos fatores condicionantes mais importantes deste processo de reciclagem é que requer aproximadamente 5% da energia utilizada para obter alumínio primário.
Por outro lado, as características e propriedades do material não variam com esta transformação, pelo que a qualidade do alumínio primário e reciclado é a mesma.
O alumínio é um metal prateado muito leve. Sua massa atômica é de 26,9815, tem um ponto de fusão de 660ºC e um ponto de ebulição de 2.467ºC, e uma densidade relativa a 2,7 kg/m3. É um metal muito eletropositivo e extremamente reativo.
Em contacto com o ar, é rapidamente coberto com uma camada dura e transparente de óxido de alumínio que o protege da corrosão.
| NOME DA PROPIEDADE | VALOR DO ALUMÍNIO |
|---|---|
| Atômico Nº | 13 |
| Valência | 3 |
| Eletronegatividade | 1.5 |
| Raio covalente (Å) Estado de oxidação | 0,50 (+3) |
| Raio atómico (Å) | 13 |
| Configuração eletrônica | [NE]3S23P1 |
| Primeiro potencial de ionização (eV) | 13 |
| Massa atómica (g/mol) | 13 |
| Densidade | 13 |
| Ponto de ebulição (°C) | [NE]3S23P1 |
| Ponto de fusão (°C) | 6.00 |
| Raio iónico | 26.9815 |
| Volume Atómico | 2.7 |
| Enchimento orbital | 2467 |
| Nº de Elétrons | 660 |
| Nº de prótons | 0,535 Å |
| Estado de oxidação | 10 CM3/MOL |
| Electrões de valência | 3P |
| Equivalência eletroquímica | (SEM ENCARGO) 13 |
| Função do trabalho do elétron | 13 |
| Eletronegatividade (Pauling) | 3 |
| Calor de fusão | 3 S2P1 |
| Potencial de elétrons de valência | 0,33556G/AMP-HR |
| Módulo elástico: pacote | 4.28 EV |
| Módulo elástico: rigidez | 1,61 |
| Massa atómica (g/mol) | 10.79KJ/MOL |
| Módulo elástico Young | (-EV) 80.7 |
| Entalpia de fusão | 76 GPA |
| Entalpia de Atomização | 26GPA |
| Entalpia de vaporização | 70 GPA |
| Volume atómico | 322,2 KJ/MOL a 25ºC |
| Refletividade ótica | 10,67 KJ/MOL |
| Nº de elétrons | 293,7 KJ/MOL |
| Volume molar | 71% |
| Estado de oxidação | 9,99 CM3/TOPO |
| Calor específico | 0.9J/GK |
| Pressão de vapor | 2.4E-06PA A 660.25°C |
| Condutividade elétrica | 0.377 106/CM |
| Condutividade térmica | 2,37 W/CMK |
