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Propiedades químicas y físicas del aluminio

Publicado por Luisa en

El nitrato de aluminio es la sal de aluminio del ácido nítrico. El nitrato de aluminio nonahidratado, a temperatura ambiente, se presenta como un sólido incoloro con el olor del ácido nítrico.

No son combustibles, pero pueden acelerar la combustión de materiales combustibles. Si están involucrados grandes cantidades de nitrato de aluminio, o si material combustible se divide finamente, puede producirse una explosión.

Su exposición prolongada al fuego o al calor puede dar lugar a una explosión. Al entrar en contacto con el fuego, producen óxidos de nitrógeno. Sus usos incluyen, la refinación del petróleo, y el teñido y curtido del cuero.

Es una sal blanca, soluble en agua, que se presenta más comúnmente en su forma cristalina nonahidratada (nitrato de aluminio nonahidratado).

Estructura química del nitrato de aluminio (anhidro)

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Propiedades del aluminio

El aluminio pertenece al grupo de elementos metálicos conocido como metales del bloque p que están situados junto a los metaloides o semimetales en la tabla periódica. Este tipo de elementos tienden a ser blandos y presentan puntos de fusión bajos, propiedades que también se pueden atribuir al aluminio, dado que forma parte de este grupo de elementos.

El estado del aluminio en su forma natural es sólido. El aluminio es un elmento químico de aspecto plateado y pertenece al grupo de los metales del bloque p. El número atómico del aluminio es 13. El símbolo químico del aluminio es Al. El punto de fusión del aluminio es de 933,47 grados Kelvin o de 661,32 grados celsius o grados centígrados. El punto de ebullición del aluminio es de 2792 grados Kelvin o de 2519,85 grados celsius o grados centígrados.

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Fórmulas

  • Nitrato de aluminio: Al(NO3)3
  • Nitrato de aluminio nonahidratado: Al(NO3)3 · 9H2O
  • CAS: 13473-90-0         Nitrato de aluminio (anhidro)
  • CAS: 14797-65-0         Nitrato de aluminio (nonahidratado)

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Aluminio

Elemento químico metálico, de símbolo Al, número atómico 13, peso atómico 26.9815, que pertenece al grupo IIIA del sistema periódico. El aluminio puro es blando y tiene poca resistencia mecánica, pero puede formar aleaciones con otros elementos para aumentar su resistencia y adquirir varias propiedades útiles. Las aleaciones de aluminio son ligeras, fuertes, y de fácil formación para muchos procesos de metalistería; son fáciles de ensamblar, fundir o maquinar y aceptan gran variedad de acabados. Por sus propiedades físicas, químicas y metalúrgicas, el aluminio se ha convertido en el metal no ferroso de mayor uso.

El aluminio es el elemento metálico más abundante en la Tierra y en la Luna, pero nunca se encuentra en forma libre en la naturaleza. Se halla ampliamente distribuido en las plantas y en casi todas las rocas, sobre todo en las ígneas, que contienen aluminio en forma de minerales de alúmino silicato. Cuando estos minerales se disuelven, según las condiciones químicas, es posible precipitar el aluminio en forma de arcillas minerales, hidróxidos de aluminio o ambos. En esas condiciones se forman las bauxitas que sirven de materia prima fundamental en la producción de aluminio.

La configuración electrónica del elemento es 1s22s2 2p63s2 3p1. El aluminio muestra una valencia de 3+ en todos sus compuestos, exceptuadas unas cuantas especies monovalentes y divalentes gaseosas a altas temperaturas.

El aluminio es estable al aire y resistente a la corrosión por el agua de mar, a muchas soluciones acuosas y otros agentes químicos. Esto se debe a la protección del metal por una capa impenetrable de óxido. A una pureza superior al 99.95%, resiste el ataque de la mayor parte de los ácidos, pero se disuelve en agua regia. Su capa de óxido se disuelve en soluciones alcalinas y la corrosión es rápida.

El aluminio es anfótero y puede reaccionar con ácidos minerales para formar sales solubles con desprendimiento de hidrógeno.

El aluminio fundido puede tener reacciones explosivas con agua. El metal fundido no debe entrar en contacto con herramientas ni con contenedores húmedos.

A temperaturas altas, reduce muchos compuestos que contienen oxígeno, sobre todo los óxidos metálicos. Estas reacciones se aprovechan en la manufactura de ciertos metales y aleaciones.

Su aplicación en la construcción representa el mercado más grande de la industria del aluminio. Millares de casas emplean el aluminio en puertas, cerraduras, ventanas, pantallas, boquillas y canales de desagüe. El aluminio es también uno de los productos más importantes en la construcción industrial. El transporte constituye el segundo gran mercado. Muchos aviones comerciales y militares están hechos casi en su totalidad de aluminio. En los automóviles, el aluminio aparece en interiores y exteriores como molduras, parrillas, llantas (rines), acondicionadores de aire, transmisiones automáticas y algunos radiadores, bloques de motor y paneles de carrocería. Se encuentra también en carrocerías, transporte rápido sobre rieles, ruedas formadas para camiones, vagones, contenedores de carga y señales de carretera, división de carriles y alumbrado. En la industria aeroespacial, el aluminio también se encuentra en motores de aeroplanos, estructuras, cubiertas y trenes de aterrizaje e interiores; a menudo cerca de 80% del peso del avión es de aluminio. La industria de empaques para alimentos es un mercado en crecimiento rápido.

En las aplicaciones eléctricas, los alambres y cables de aluminio son los productos principales. Se encuentra en el hogar en forma de utensilios de cocina, papel de aluminio, herramientas, aparatos portátiles, acondicionadores de aire, congeladores, refrigeradores, y en equipo deportivo como esquíes y raquetas de tenis.

Existen cientos de aplicaciones químicas del aluminio y sus compuestos. El aluminio en polvo se usa en pinturas, combustible para cohetes y explosivos y como reductor químico.

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Estructura

En 2D

Nitrato de aluminioNitrato de aluminio nonahidratado

En 3D

Nitrato de aluminio / Modelo molecular de esferasNitrato de aluminio / Modelo molecular bolas y varillasNitrato de aluminio nonahidratado / Modelo molecular de esferasNitrato de aluminio nonahidratado / Modelo molecular bolas y varillas

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Efectos ambientales del Aluminio

Los efectos del Aluminio han atraido nuestra atención, mayormente debido a los problemas de acidificación. El Aluminio puede acumularse en las plantas y causar problemas de salud a animales que consumen esas plantas. Las concentraciones de Aluminio parecen ser muy altas en lagos acidificados. En estos lagos un número de peces y anfibios están disminuyendo debido a las reacciones de los iones de Aluminio con las proteinas de las agallas de los peces y los embriones de las ranas.

Elevadas concentraciones de Aluminio no sólo causan efectos sobre los peces, pero también sobre los pájaros y otros animales que consumen peces contaminados e insectos y sobre animales que respiran el Aluminio a través del aire.

Las consecuencias para los pájaros que consumen peces contaminados es que la cáscara de los huevos es más fina y los pollitos nacen con bajo peso. Las consecuencias para los animales que respiran el Aluminio a través del aire son problemas de pulmones, pérdida de peso y declinación de la actividad. Otro efecto negativo en el ambiente del Aluminio es que estos iones pueden reaccionar con los fosfatos, los cuales causan que el fosfato no esté disponible para los organismos acuáticos.

Altas concentraciones de Aluminio no sólo pueden ser encontrados en lagos ácidos y arie, también en aguas subterráneas y suelos ácidos. Hay fuertes indicadores de que el Aluminio puede dañar las raices de los árboles cuando estas están localizadas en las aguas subterráneas.


Página de referencias.

Volver a la tabla periódica.

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Propiedades atómicas del aluminio

La masa atómica de un elemento está determinado por la masa total de neutrones y protones que se puede encontrar en un solo átomo perteneciente a este elemento. En cuanto a la posición donde encontrar el aluminio dentro de la tabla periódica de los elementos, el aluminio se encuentra en el grupo 13 y periodo 3. El aluminio tiene una masa atómica de 26,9815386 u.

La configuración electrónica del aluminio es 3s23p1. La configuración electrónica de los elementos, determina la forma el la cual los electrones están estructurados en los átomos de un elemento. El radio medio del aluminio es de 125 pm, su radio atómico o radio de Bohr es de 118 pm y su radio covalente es de 118 pm. El aluminio tiene un total de 13 electrones cuya distribución es la siguiente: En la primera capa tiene 2 electrones, en la segunda tiene 8 electrones y en su tercera capa tiene 3 electrones.

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Características del aluminio

A continuación puedes ver una tabla donde se muestra las principales características que tiene el aluminio.

Aluminio
Símbolo químico Al
Número atómico 13
Grupo 13
Periodo 3
Aspecto plateado
Bloque p
Densidad 2698.4 kg/m3
Masa atómica 26.9815386 u
Radio medio 125 pm
Radio atómico 118
Radio covalente 118 pm
Configuración electrónica 3s23p1
Electrones por capa 2, 8, 3
Estados de oxidación 3
Óxido anfótero
Estructura cristalina cúbica centrada en las caras
Estado sólido
Punto de fusión 933.47 K
Punto de ebullición 2792 K
Calor de fusión 10.79 kJ/mol
Presión de vapor 2,42 × 10-6Pa a 577 K
Volumen molar 10,00×10-6m3/mol
Electronegatividad 1,61
Calor específico 900 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica 37,7 × 106S/m
Conductividad térmica 237 W/(K·m)

Haz click en el siguiente enlace si quieres comparar las propiedades del aluminio con otros elementos de la tabla periódica.

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Elementos relacionados con el aluminio

Los siguientes elementos están relacionados con el aluminio, bien por proximidad en su número atómico o periodo o bien por su grupo. Haz click en las siguientes imágenes para ver conocer las características de estos elementos que tienen relación con el aluminio.

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Efectos clínicos

El aluminio es omnipresente, es el metal más abundante en la corteza terrestre. La mayoría de la exposición humana proviene de los alimentos. Está presente en algunos productos farmacéuticos. En la industria es ampliamente utilizado.

El aluminio inhibe la remodelación ósea, causando osteomalacia. Se cree que inhibe la eritropoyesis, causando anemia.

La intoxicación aguda es rara. Las formas solubles de aluminio tienen mayor potencial de toxicidad que las formas insolubles, debido a su mayor absorción.

Los pacientes con insuficiencia renal son propensos a la toxicidad del aluminio, ya sea a partir de aluminio en el dializado u otras fuentes exógenas, especialmente ligantes de fosfato y antiácidos que contienen aluminio.

La exposición crónica al polvo de aluminio puede causar disnea, tos, fibrosis pulmonar, neumotórax, neumoconiosis, encefalopatía, debilidad, incoordinación y convulsiones epileptiformes.

Las sales de aluminio pueden causar irritación de los ojos y las membranas mucosas, conjuntivitis, dermatosis y eczema.

Aunque el aluminio y sus compuestos han mostrado poca evidencia de carcinogenicidad en seres humanos, la exposición a otras sustancias implicadas en la producción de aluminio se ha relacionado con la carcinogenicidad.

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Seguridad y riesgos

Declaraciones de peligro del Sistema Globalmente Armonizado de clasificación y etiquetado de productos químicos (SGA).

El Sistema Globalmente Armonizado de clasificación y etiquetado de productos químicos (SGA) es un sistema acordado internacionalmente, creado por las Naciones Unidas y diseñado para reemplazar las diversas normas de clasificación y etiquetado utilizadas en diferentes países mediante el uso de criterios coherentes a nivel mundial.

Las clases de peligro (y su correspondiente capítulo del SGA), las normas de clasificación y etiquetado, y las recomendaciones para el nitrato de aluminio y para el nitrato de aluminio nonahidratado son las siguientes (European Chemicals Agency, 2017; Naciones Unidas, 2015; PubChem,2017):

Clases de peligro del GHS

H272: Puede intensificar el fuego; Oxidante (PubChem,2017).

H301: Tóxico por ingestión (PubChem,2017).

H315: Provoca irritación cutánea (PubChem,2017).

H318: Provoca lesiones oculares graves (PubChem,2017).

H319: Provoca irritación ocular grave (PubChem,2017).

Códigos de los consejos de prudencia

P210, P220, P221, P264, P270, P280, P301+P310, P302+P352, P305+P351+P338, P310, P321, P330, P332+P313, P337+P313, P362, P370+P378, P405, y P501 (PubChem,2017).

(Naciones Unidas, 2015, p. 360).(Naciones Unidas, 2015, p. 370).(Naciones Unidas, 2015, p.382).(Naciones Unidas, 2015, p.384).(Naciones Unidas, 2015, p.385).

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Referencias

  1. ChemIDplus (2017) 3D structure of 13473-90-0 – Aluminum nitrate Recuperado de: chem.nlm.nih.gov.
  2. ChemIDplus (2017) 3D structure of 7784-27-2 – Aluminum nitrate nonahydrate Recuperado de: chem.nlm.nih.gov.
  3. Daisa, J. (2017) Shell Oil Refinery at Dusk Recuperado de: flickr.com.
  4. Edgar181 (2008) Aluminium nitrate . Recuperado de: wikipedia.org.
  5. European Chemicals Agency (ECHA). (2016). Aluminium nitrate. Brief Profile. Recuperado el 08 de febrero del 2017, de echa.europa.eu.
  6. Hazardous Substances Data Bank (HSDB). TOXNET. (2017). Aluminum nitrate. Bethesda, MD, EU: National Library of Medicine. Recuperado de: chem.nlm.nih.gov.
  7. JSmol (2017) Nitrate Recuperado de: chemapps.stolaf.edu.
  8. Wikipedia. (2017). Aluminium nitrate. Recuperado 08 de febrero de 2017, a partir de: wikipedia.org.
  9. Wikipedia. (2017). Nitrato di alluminio nonaidrato. Recuperado 08 de febrero de 2017, a partir de: wikipedia.org.

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