ALUMÍNIO

O Alumínio é o metal mais abundante, e o terceiro elemento mais abudante em peso (depois do oxigênio e do silício) da crosta terrestre. É bem estudado e tem grande importância econômica, sendo produzido em grande escala. A Produção primária foi de 17,6 milhões de toneladas em 1988, aos quais devem acrescentar-se 5 milhões de toneladas de alumínio reciclado. O minério de alumínio mais importante é a bauxita. Trata-se de um nome genérico para diversos minerais, com fórmulas que variam entre Al2O3.H2O e AL2O3.3H2O. Em 1988, a produção mundial de bauxita foi de 100 milhões de toneladas. O Alumínio também ocorre em grandes quantidades em rochas do tipo dos alumínio-silicatos, tais como o feldspato e as micas. Quando essas rochas se decompõe formam argilas ou outras rochas metamórficas. Não existe um método simples ou econômico de extrair alumínio de feldspatos, micas e argilas.
O alumínio é obtido a partir da bauxita, que pode ser AlO-OH(AL2O3.H2O) ou Al(OH)3(AL2O3.3H2O). As principais fontes são Austrália (36%), Guiné (17%), Brasil (8%), Jamaica (7%) e a ex-União Soviética (6%).

A primeira etapa é a purificação do minério. No processo Bayer são removidos materiais que acompanham o minério como impurezas de ferro e silício, pois podem afetar as propriedades do produto. Adiciona-se NaOH ao minério, e como o alumínio é anfótero, dissolve-se formando aluminato de sódio. O SiO2 também se dissolve na forma de íons silicato. Todos os rejeitos insolúveis, particularmente o óxido de ferro, são removidos por filtração. Em seguida precipita-se o hidróxido de alumínio da solução fortemente alcalina de aluminato. Isso pode ser feito borbulhando CO2 ( um óxido ácido que diminui o pH), ou então semeando a solução com AL2O3. Os íons silicatos permanecem em solução. O preciptado de Al(OH)3 é calcinado e convertido em AL2O3 purificado.
Pelo processo Hall-Héroult (mais utilizado) o AL2O3 é fundido e misturado com criolita, Na3[AlF6] e eletrolidado num tanque de aço revestido de grafita. A cela funciona continuamente e a certos intervalos o alumínio fundido (+/- 660 C) é removido do fundo da célula, adicionando-se novas quantidades de bauxita. Parte da criolita consumida é produzida como minério na Groenlândia, mas a quantidade é insuficiente para atender a demanda, e grande parte é produzida sinteticamente.

Al(OH)3 + 3NaOH + 6HF => Na3[AlF6] + 6H2O

A criolita melhora a condutividade elétrica da célula, pois o AL2O3 é um mau condutor de eletricidade. Além disso, a criolita é uma pureza adicionada que reduz o ponto de fusão da mistura a cerca de 950 C. Outra impurezas como o CaF2 e AlF3, também podem ser adicionadas. No anodo formam-se vários produtos, incluindo O2, CO2, F2 e compostos de carbono e flúor. Eles provocam o desgaste do anodo e devem ser trocados periodicamente. Os traços de fluor formados provocam séria corrosão. Utiliza-se atualmente grande quantidade de Li2CO3 como impureza alternativa, pois provoca menor corrosão. O consumo de energia é muito elevado e o processo só é economicamente viável em regiões com disponibilidade de energia barata, geralmente de hidrelétricas.
O metal alumínio é moderamente mole e fraco quando puro, mas torna-se consideravelmente mais resistente quando combinado em ligas com outros metais. Sua principal vantagem é o seu baixo peso. Algumas ligas são utilizadas para finalidades específicas: duralumínio (com 4% de Cu) e bronzes de alumínio (ligas de Al/Cu ou /Ni, /Sn, Zn).Dentre os usos do alumínio pode-se citar:

1- Como metal estrutural em aviões, navios, automóveis e trocadores de calor.
2- Na indústria da contrução civil ( portas, janelas, divisórias, etc...)
3- Recipientes diversos, tais como embalagens para bebidas, tubos para pasta de dente, etc. e alumínio em lâminas
4- Na fabricação de utensílios de cozinha;
5- Na fabricação de cabos elétricos;
6- Na fabricação de tintas a base de alumínio.

Durante muitos anos supôs-se que o íon Al3+ era completamente inofensivo e não tóxico para o homem. O hidróxido de alumínio é muito usado como anti-ácido em indigestão. O sulfato de alumínio é usado no tratamento de água potável; e utensílios de cozinha são fabricados de alumínio. O alumínio provoca intoxicações agudas em pessoas com insuficiência renal, que não conseguem excretar o elemento. Pacientes que sofrem da doença de Alzheimer (que causa senilidade) apresentam depósitos de sais de alumínio no cerebro. Esse elemento, embora tóxico, é normalmente eliminado com facilidade pelo organismo.
O metal alumínio tem cor branco-prateado. Do ponto de vista termodinâmico o Al deveria reagir com a água e com o ar, mas na realidade ele é estável frente a ambos. A causa é a formação de uma película muito fina de óxido de alumínio na superfície, que protege o material de um posterior ataque. Removendo a camada protetora, por exemplo, por amalgamação com mercúrio, o metal rapidamente se decompões em água fria, formando AL2O3 e liberando hidrogênio.
Artigos de alumínio são frequentemente anodizados, para dar um acabamento decorativo. Faz-isso eletrolizando H2SO4 diluído, usando o alumínio como anodo. Produz assim uma camada muito espessa de óxido sobre a superfície. Esta camada pode absorver pigmentos, colorindo o alumínio.

Outras reações podem ser citadas:

2Al + 6HCl => 2 Al3+ + Cl- +3H2
2Al + 2NaOH +6H2O => NaAl(OH)4 ou NaAlO2.2H2O + 3H2
8Al + 3Mn3O4 => 4Al2O3 + 9Mn
2Al + Cr2O3 => Al2O3 + 2Cr

Os compostos de alumínio, principalmente o aluminato tricálcico, são muito importantes como constituintes do cimento tipo Portland. Quando misturado com areia , cimento e água, o cimento se solidifica formando o concreto. Para favorecer a resistência adiciona-se de 2 a 5% de gesso, o que contribui para uma desaceleração da formação do concreto.