Quimicamente, o alumínio é ummetal de pós-transição dogrupo do boro; como é habitual no grupo, o alumínio forma compostos principalmente noestado de oxidação +3. Ocatião Al3+ é pequeno e altamente carregado; como tal, é polarizador, e asligações que o alumínio forma tendem para acovalência. A forte afinidade pelo oxigénio significa que o alumínio está comummente associado ao oxigénio na natureza sob a forma de óxidos; Por esta razão, o alumínio encontra-se principalmente nas rochas dacrosta terrestre, e não nomanto, onde é oterceiro elemento mais abundante, depois dooxigénio esilício e praticamente nunca comometal livre. É obtido industrialmente através da extração dabauxite, umarocha sedimentar rica em minerais de alumínio.
A descoberta do alumínio foi anunciada em 1825 pelo físico dinamarquêsHans Christian Ørsted. A primeira produção industrial de alumínio foi iniciada pelo químico francêsHenri Étienne Sainte-Claire Deville em 1856. O alumínio tornou-se muito mais acessível ao público com oprocesso Hall-Héroult desenvolvido de forma independente pelo engenheiro francêsPaul Héroult e o engenheiro americanoCharles Martin Hall em 1886, e a produção em massa de alumínio levou à sua utilização generalizada na indústria e na vida quotidiana. NaPrimeira Guerra Mundial e naSegunda Guerra Mundial, o alumínio foi umrecurso estratégico crucial para aaviação. Em 1954, o alumínio tornou-se ometal não ferroso mais produzido no mundo, ultrapassando ocobre. No século XXI, a maior parte do alumínio era consumido em transportes, engenharia, construção e embalagens nos Estados Unidos, Europa Ocidental e Japão.
Apesar da sua prevalência noambiente, desconhece-se haver algum organismo vivo utilizesais de alumínio no seumetabolismo, mas o alumínio é bem tolerado pelas plantas e animais. Dada a abundância destes sais, a sua possível função biológica é de interesse e os estudos estão em curso.
A sua leveza, condutividade elétrica, resistência à corrosão e baixo ponto de fusão fazem dele um material ideal para uma infinidade de aplicações, especialmente na aeronáutica. No entanto, a elevada quantidade de energia necessária para a obter dificulta o seu maior aproveitamento; dificuldade que pode ser compensada pelo seu baixo custo de reciclagem, pela sua vida útil prolongada e pela estabilidade do seu preço. É dado aFriedrich Wöhler o reconhecimento do isolamento do alumínio, em 1827.[1]
O alumínio é um metal leve, macio e resistente. Possui um aspecto cinza prateado e fosco, devido à fina camada deóxidos que se forma rapidamente quando exposto ao ar. O alumínio não é tóxico comometal, não magnético, e não cria faíscas quando exposto a atrito. O alumínio puro possuitensão de cerca de 19megapascal (MPa) e 400 MPa se inserido dentro de umaliga. A suadensidade é aproximadamente de um terço doaço oucobre. É muitomaleável, muitodúctil, apto para a mecanização efundição, além de ter uma excelente resistência à corrosão e durabilidade devido à camada protetora de óxido. É o segundo metal mais maleável, sendo o primeiro oouro, e o sexto mais dúctil. Por ser um bom condutor de calor, é muito utilizado em panelas de cozinha.
Ao derreter alumínio fundido comníquel elantânio, os cientistas conseguiram criar um material combinando benefícios de materiais compostos e ligas padrão: flexibilidade, força e leveza.[2]
O alumínio puro é mais dúctil em relação ao aço , porém suasligas com pequenas quantidades decobre,manganês,silício,magnésio e outros elementos apresentam uma grande quantidade de características adequadas às mais diversas aplicações. Estas ligas constituem o material principal para a produção de muitos componentes dosaviões efoguetes.
Quando se evapora o alumínio no vácuo, forma-se um revestimento que reflete tanto a luz visível como a infravermelha, sendo o processo mais utilizado para a fabricação de refletores automotivos , por exemplo. Como a capa deóxido que se forma impede a deterioração do revestimento, utiliza-se o alumínio para a fabricação de espelhos de telescópios, em substituição aos deprata.
Devido à sua grandereatividade química é usado, quando finamente pulverizado, comocombustível sólido para foguetes e para a produção deexplosivos. Ainda usado comoânodo de sacrifício e em processos dealuminotermia para a obtenção demetais.
Outros usos do alumínio são:
Meios de Transporte: Como elementos estruturais em aviões, barcos, automóveis, bicicletas, tanques, blindagens e outros; na Europa têm sido utilizado com frequência para formar caixas de trens;
Construção civil:Janelas, portas, divisórias, grades e outros;
Bens de uso: Utensílios de cozinha, ferramentas e outros;
Transmissão elétrica: Ainda que a condutibilidade elétrica do alumínio seja 60% menor que a docobre, o seu uso em redes de transmissão elétricas de alta tensão é compensado pelo seu menor custo e densidade, permitindo maior distância entre as torres de transmissão, onde é aplicado revestindo um feixe de arame de aço que suporta a força de estiramento e deixa o conjunto insensível aos ventos;
Como recipientes criogênicos até -200 °C e, no sentido oposto, para a fabricação de caldeiras;
Observação: As ligas de alumínio assumem diversas formas como aduralumínio;
Descobriu-se recentemente que ligas degálio-alumínio em contato com água produzem uma reação química dando como resultadohidrogênio, por impedir a formação de camada protetora (passivadora) de óxido de alumínio e fazendo o alumínio se comportar similarmente a ummetal alcalino como osódio ou opotássio.[3][4] Tal propriedade é pesquisada como fonte de hidrogênio para motores, em substituição aos derivados depetróleo e outros combustíveis de motores decombustão interna.
Tanto na Grécia como na Roma antiga se empregava a pedra-ume (dolatim alūmen), um sal duplo de alumínio epotássio, comomordente em tinturaria e adstringente em medicina, uso ainda em vigor.
Geralmente é dado aFriedrich Wöhler o reconhecimento do isolamento do alumínio, fato que ocorreu em 1827, apesar de o metal ter sido obtido impuro alguns anos antes pelo físico e químicoHans Christian Ørsted.
Em 1807,Humphrey Davy propôs o nomealuminum para este metal ainda não descoberto. Mais tarde resolveu-se trocar o nome paraaluminium por coerência com a maioria dos outros nomes latinos dos elementos, que usam o sufixo -ium. Desta maneira ocorreu a derivação dos nomes atuais dos elementos em outros idiomas. Entretanto, nosEstados Unidos, com o tempo se popularizou a outra forma, hoje admitida também pelaIUPAC.
Apesar do alumínio ser um metal encontrado em abundância na crosta terrestre (8,1%) raramente é encontrado livre. Suas aplicações industriais são relativamente recentes, sendo produzido em escala industrial a partir do final do século XIX. Quando foi descoberto verificou-se que a sua separação das rochas que o continham era extremamente difícil. Como consequência, durante algum tempo, foi considerado um metal precioso, mais valioso que oouro. Com o avanço dos processos de obtenção os preços baixaram continuamente até colapsar em 1889, devido à descoberta anterior de um método simples de extração do metal. Atualmente, um dos fatores que estimulam o seu uso é a estabilidade do seu preço, provocada principalmente pela sua reciclagem.
Em 1859,Henri Sainte-Claire Deville anunciou melhorias no processo de obtenção, ao substituir opotássio porsódio e o cloreto simples pelo duplo. Posteriormente, com a invenção doprocesso Hall-Héroult em 1886, simplificou-se e barateou-se a extração do alumínio a partir domineral. Este processo, juntamente com oprocesso Bayer , descoberto no mesmo ano, permitiramestender o uso do alumínio para uma multiplicidade de aplicações até então economicamente inviáveis. O processo Hall-Héroult envolveu os trabalhos independentes e praticamente simultâneos do americanoCharles Martin Hall (1886) e do francêsPaul Héroult (1888), jovens cientistas com menos de 27 anos na época da descoberta do processo.
A recuperação do metal a partir dareciclagem é uma prática conhecida desde o início do século XX. Entretanto, foi a partir da década de 1960 que o processo se generalizou, mais por razões ambientais do que econômicas.
O processo ordinário de obtenção do alumínio ocorre em duas etapas: a obtenção daalumina pelo processo Bayer e, posteriormente, aeletrólise doóxido para obter o alumínio. A elevada reatividade do alumínio impede extraí-lo da alumina mediante aredução, sendo necessário obtê-lo através da eletrólise do óxido, o que exige este composto no estado líquido. A alumina possui um ponto de fusão extremamente alto (2 072 °C) tornando inviável de forma econômica a extração do metal. Porém, a adição de umfundente, no caso acriolita, permite que a eletrólise ocorra a uma temperatura menor, de aproximadamente 1 000 °C.
O alumínio possui noveisótopos , cujasmassas atômicas variam entre 23 e 30u. Somente o Al-27, estável, e o Al-26,radioativo com uma vida média de 7,2×105 anos, são encontrados na natureza. O Al-26 é produzido na atmosfera a partir do bombardeamento doargônio porraios cósmicos eprótons. Os isótopos têm aplicação prática nadatação de sedimentos marinhos, gelos glaciais,meteoritos, etc. A relação Al-26 /Be-10 é empregada na análise de processos de transporte, deposição, sedimentação e erosão a escalas de tempo de milhões de anos.
O Al-26 cosmogênico se aplicou primeiro nos estudos daLua e dos meteoritos. Estes corpos espaciais se encontram submetidos a intensos bombardeios de raios cósmicos durante suas viagens espaciais, produzindo-se uma quantidade significativa de Al-26. Após o impacto contra aTerra, a atmosfera que filtra os raios cósmicos detém a produção de Al-26, permitindo determinar a época em que o meteorito caiu.
Oalumínio transparente é hoje uma realidade. Sua descoberta foi prevista no filme de ficção científicaStar Trek 4 (Jornada nas Estrelas 4).O alumínio transparente, trata-se de umoxinitrato policristalino de alumínio, comercialmente chamado também de ALON. Trata-se de umacerâmica transparente cristalizada sobre átomos de alumínio. Apesar de ser uma cerâmica, é muito mais resistente que o vidro blindado, e seu desenvolvimento foi inicialmente buscado pelo exército americano para a construção de janelas em veículos blindados. O alumínio transparente é muito mais resistente, leve e fino que o vidro blindado, oferecendo diversas vantagens para a blindagem de veículos. Apresenta diversas outras vantagens sobre o vidro, e para uso civil já está sendo usado em leitores de código de barras em supermercados devido ao seu alto índice de transparência para luz visível e ultravioleta. Todo o mercado pode se beneficiar dessa descoberta, dependendo somente da queda do preço desse produto, pois o método de produção do ALON é ainda 5 vezes mais caro que o vidro blindado. Muitas pesquisas estão avançando nesse campo, basta lembrar que o alumínio já foi considerado metal nobre devido ao mesmo problema (alto custo de fabricação) e hoje é um material muito barato.[5]
Segundo a Organização Mundial da Saúde, atualmente se entende que a dose semanal tolerável é de 1 mg de alumínio por kg de massa corporal. Portanto, uma pessoa de 50 kg teria uma dose tolerável de 50 mg de alumínio por semana.[6]
O alumínio é um dos poucos elementos abundantes na natureza que parecem não apresentar nenhuma função biológica significativa. Algumas pessoas manifestam alergia ao alumínio, sofrendo dermatites ao seu contato, inclusive desordens digestivas ao ingerir alimentos cozidos em recipientes de alumínio. Para as demais pessoas o alumínio não é considerado tão tóxico como osmetais pesados, ainda que existam evidências de certatoxicidade quando ingerido em grandes quantidades.[7] Em relação ao uso de recipientes de alumínio não se têm encontrado problemas de saúde, estando estes relacionados com o consumo deantiácidos eantitranspirantes que contêm este elemento. Tem-se sugerido que o alumínio possa estar relacionado com adoença de Alzheimer, ainda que esta hipótese não tenha comprovação conclusiva.[8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][20][21][22]
O Alumínio é um dos elementos mais abundantes nacrosta terrestre na forma deóxido de alumínio (Al2O3). Talvez por causa disto ele é tido como inofensivo mas a exposição a altas concentrações pode causar problemas de saúde principalmente quando na forma deíons em que ele é solúvel em água.
Sua concentração parece ser maior em lagosácidos. Nestes lagos o número de peixes e anfíbios está diminuindo devido a reações de íons de alumínio comproteínas nosalevinos de peixes e embriões deanfíbios.
Alumínio é um dos principais fatores que reduzem o crescimento dasplantas emsolosácidos. Embora seja geralmente inofensivo para o crescimento das plantas em solos depH neutro, a concentração em solos ácidos de Al3+ aumenta o nível decátions e perturba o crescimento daraiz.[23][24][25][26] A maioria dos solos ácidos estão saturados de alumínio ao invés deíons dehidrogênio. A acidez do solo é, portanto, um resultado dehidrólise de compostos de alumínio.[27]
Palavra proposta por sirHumphrey Davy, no fim do século XVIII. Inicialmente foi chamado dealumium oualuminum; este último, adotado nosEstados Unidos; mas, naInglaterra e em muitos outros países,alumínium, com a terminaçãoium, usual para os metais. O nome foi escolhido devido aoalume,sal mineral usado comoadstringente, que emlatim se chamavaalumen, "sal amargo", com a mesma origem doGregoaludoimos, "amargo".[28][29]
↑Andersson, Maud (1988). "Toxicity and tolerance of aluminium in vascular plants". Water, Air, & Soil Pollution 39 (3–4): 439–462.doi:10.1007/BF00279487.
↑Horst, Walter J. (1995). "The role of the apoplast in aluminium toxicity and resistance of higher plants: A review". Zeitschrift für Pflanzenernährung und Bodenkunde 158 (5): 419–428.doi:10.1002/jpln.19951580503.
↑Ma, Jian Feng; Ryan, PR; Delhaize, E (2001). "Aluminium tolerance in plants and the complexing role of organic acids". Trends in Plant Science 6 (6): 273–278.doi:10.1016/S1360-1385(01)01961-6. PMID11378470.
↑Turner, R.C. and Clark J.S. (1966). "Lime potential in acid clay and soil suspensions". Trans. Comm. II & IV Int. Soc. Soil Science: 208–215.
