O aluminio é un elemento químico de símbolo Al e número atómico 13. O aluminio ten unha densidade inferior á doutros metais comúns; aproximadamente un terzo da do aceiro. Ten unha grande afinidade polo osíxeno, formando unha capa protectora de óxido na superficie cando se expón ao aire. O aluminio parécese visualmente á prata, tanto pola súa cor como pola súa gran capacidade para reflectir a luz. É brando, non magnético e dúctil. Ten un isótopo estable: Al27, que é moi abundante, o que converte ao aluminio no duodécimo elemento máis común do universo. A radioactividade do Al26 úsase na datación radiométrica. O aluminio é demasiado reactivo quimicamente como para que apareza só, polo que se atopa combinado na natureza cuns 270 minerais distintos.
Quimicamente, o aluminio é un metal de postransición do grupo do boro; como é habitual no grupo, o aluminio forma compostos principalmente no estado de oxidación +3. O catión Al3+ é pequeno e está moi cargado; como tal, é polarizante, e as ligazóns que forma o aluminio tenden cara á covalencia. A forte afinidade cara ao osíxeno fai que o aluminio se asocie comunmente co osíxeno na natureza en forma de óxidos; Por esta razón, o aluminio atópase principalmente nas rochas da codia terrestre, máis que no manto, onde é o terceiro elemento máis abundante, despois do osíxeno e o silicio e practicamente nunca como metal libre. Obtense industrialmente mediante a extracción de bauxita, unha rocha sedimentaria rica en minerais de aluminio.
O descubrimento do aluminio foi anunciado en 1825 polo físico danés Hans Christian Ørsted. A primeira produción industrial de aluminio foi iniciada polo químico francés Henri Étienne Sainte-Claire Deville en 1856. O aluminio fíxose moito máis accesible ao público co proceso Hall-Héroult desenvolto de forma independente polo enxeñeiro francés Paul Héroult e o enxeñeiro estadounidense Charles Martin Hall en 1886, e a produción masiva de aluminio conduciu ao seu amplo uso na industria e na vida cotiá. Na I e II guerra mundial, o aluminio foi un recurso estratéxico crucial para a aviación. En 1954, o aluminio converteuse no metal non ferroso máis producido no mundo, superando ao cobre. No século XXI, a maior parte do aluminio consumíase en transporte, enxeñería, construción e envasado nos Estados Unidos, Europa Occidental e o Xapón.
A pesar da súa prevalencia no medio ambiente, non se coñece ningún organismo vivo que utilice sales de aluminio para o seu metabolismo, pero o aluminio é ben tolerado por plantas e animais. Dada a abundancia destes sales, a súa posible función biolóxica suscita interese e séguense realizando estudos respecto diso.
A súa lixeireza, condutividade eléctrica, resistencia á corrosión e baixo punto fusión convérteno nun material idóneo para multitude de aplicacións, especialmente en aeronáutica. Así a todo, a elevada cantidade de enerxía necesaria para a súa obtención dificulta a súa maior utilización; dificultade que pode compensarse polo seu baixo custo de reciclado, a súa dilatada vida útil e a estabilidade do seu prezo.
Características principais miniatura|esquerda|Cacho de aluminio. O aluminio é un metal lixeiro, brando pero resistente, de aspecto gris prateada. A súa densidade é aproximadamente un terzo da do aceiro ou do cobre. É moi maleable e dúctil e é apto para o mecanizado e a aliaxe. Debido á súa elevada calor de oxidación fórmase rapidamente ao aire unha fina capa superficial de óxido de aluminio (Al₂O₃)impermeable e adherente que detén o proceso de oxidación proporcionándolle resistencia á corrosión e durabilidade. Esta capa protectora pode ser ampliada por electrólise en presenza de oxalatos.
O aluminio ten características anfóteras. Isto significa que se disolve tanto en ácidos (formando sales de aluminio) como en bases fortes (formando aluminatos co anión [Al(OH)₄]- liberando hidróxeno.
A capa de óxido formada sobre o aluminio pódese disolver en ácido cítrico formando citrato de aluminio.
O principal e case único estado de oxidación do aluminio é III como é de esperar polos seus tres electróns na capa de valencia (Véxase metal pesado). Características físicas Isótopos Dos isótopos do aluminio, só o Al27 é estable. Esta situación é común para os elementos con número atómico impar. É o único isótopo primordial do aluminio, é dicir, o único que existiu na Terra na súa forma actual desde a formación do planeta. Case todo o aluminio da Terra está presente como este isótopo, o que o converte nun elemento mononucleídico e significa que o seu peso atómico estándar é practicamente o mesmo que o do isótopo. Isto fai que o aluminio sexa moi útil en resonancia magnética nuclear (RMN), xa que o seu único isótopo estable ten unha alta sensibilidade á RMN. O peso atómico estándar do aluminio é baixo en comparación con moitos outros metais.
Todos os demais isótopos do aluminio son radioactivos. O máis estable deles é o 26Al: que aínda que estaba presente xunto co 27Al estable no medio interestelar a partir do cal se formou o sistema solar, ao ser producido tamén por nucleosíntese estelar, a súa vida media é de só 717.000 anos e, polo tanto, non sobreviviu unha cantidade detectable desde a formación do planeta. Con todo, prodúcense diminutas trazas de 26Al a partir do argon na atmosfera por espalación causada por protóns de raios cósmicos. A relación entre 26Al e 10Be utilizouse para a radiodatación de procesos xeolóxicos de máis de 105 a 106 anos, en particular o transporte, a deposición, o almacenamento de sedimentos, os tempos de enterramento e a erosión. A maioría dos científicos especializados en meteoritos cren que a enerxía liberada pola desintegración do 26Al foi responsable da fusión e diferenciación dalgúns asteroides tras a súa formación fai 4.550 millóns de anos.
Os demais isótopos do aluminio, con número másico entre 22 e 43, teñen vidas medias moi inferiores a unha hora. Coñécense tres estados metaestables, todos con vidas medias inferiores a un minuto. Capa electrónica Un átomo de aluminio ten 13 electróns, dispostos nunha configuración electrónica de [ Ne ]3s2 3p1, con tres electróns máis aló dunha configuración estable de gas nobre. En consecuencia, as tres primeiras enerxías de ionización combinadas do aluminio son moi inferiores á cuarta enerxía de ionización por si soa. Esta configuración electrónica é compartida cos outros membros ben caracterizados do seu grupo, boro, galio, indio e talio; tamén é esperable para o nihonio. O aluminio pode ceder os seus tres electróns máis externos en moitas reaccións químicas (véxase abaixo). A electronegatividade do aluminio é 1,61 (escala de Pauling). alt=M. Tunes & S. Pogatscher, Montanuniversität Leoben 2019 No copyrights =)|esquerda|miniatura|upright|Microscopia electrónica de transmisión e varrido de alta resolución STEM-HAADF de átomos vistos ao longo do eixo da zona . Un átomo de aluminio libre ten un radio de 143 pm. Cos tres electróns máis externos eliminados, o radio redúcese a 39 pm para un átomo de 4 coordenadas ou a 53,5 pm para un átomo de 6 coordenadas. En temperatura e presión estándar, os átomos de aluminio (cando non están afectados por átomos doutros elementos) forman un sistema cristalino cúbico centrado nas caras unidos por ligazóns metálicas proporcionadas polos electróns máis externos dos átomos; polo tanto, o aluminio (nestas condicións) é un metal. Este sistema cristalino é compartido por moitos outros metais, como o chumbo e o cobre; o tamaño dunha cela unitaria de aluminio é comparable ao deses outros metais. Con todo, este sistema non é compartido polos demais membros do seu grupo; o boro ten enerxías de ionización demasiado altas para permitir a metalización, o talio ten unha estrutura compacta hexagonal, e o galio e o indio teñen estruturas pouco comúns que non son de paquete pechado como as do aluminio e o talio. Os poucos electróns dispoñibles para a ligazón metálica no aluminio metálico son unha causa probable de que sexa brando, cun baixo punto de fusión e unha baixa resistividade eléctrica.Greenwood and Earnshaw, pp. 222–4
Propiedades O aluminio metálico ten un aspecto que vai do branco prateado ao gris apagado, dependendo da rugosidade da superficie. Os espellos de aluminio son os máis reflectores de todos os espellos metálicos para a luz ultravioleta próxima e a infravermella afastada, e un dos máis reflectantes do espectro visible, case á par da prata, polo que os dous se parecen. . O aluminio tamén é bo para reflectir a radiación solar, aínda que a exposición prolongada á luz solar no aire engade desgaste á superficie do metal; isto pódese evitar se o aluminio é anodizado, o que engade unha capa protectora de óxido na superficie.
A densidade do aluminio é de 2,70 g/cm3, aproximadamente 1/3 da do aceiro, moi inferior á doutros metais habituais, o que fai que as pezas de aluminio sexan facilmente identificables pola súa lixeireza. A baixa densidade do aluminio en comparación coa maioría dos demais metais débese a que os seus núcleos son moito máis lixeiros, mentres que a diferenza no tamaño da cela unitaria non compensa esta diferenza. Os únicos metais máis lixeiros son os metais de grupos 1 e 2, que á parte do berilio e o magnesio son demasiado reactivos para o seu uso estrutural (e o berilio é moi tóxico).. O aluminio non é tan forte ou ríxido como o aceiro, pero a súa baixa densidade compénsao na industria aeroespacial e en moitas outras aplicacións nas que o peso lixeiro e unha resistencia relativamente alta son cruciais.
O aluminio puro é bastante brando e pouco resistente. Na maioría das aplicacións utilízanse diversas aliaxes de aluminio pola súa maior resistencia e dureza. O límite elástico do aluminio puro é de 7-11 MPa, mentres que as aliaxes de aluminio teñen límites elásticos que oscilan entre 200 MPa e 600 MPa.. O aluminio é dúctil, cunha porcentaxe de alongamento do 50-70%., e maleable o que lle permite ser facilmente trefilado e extrusionado. Tamén é fácil de mecanizar e fundir..
O aluminio é un excelente condutor térmico e eléctrico, cun 60% da condutividade do cobre, tanto térmica como eléctrica, e só un 30% da densidade do cobre. O aluminio é capaz de ser superconductivo, cunha temperatura crítica supercondutora de 1,2 kelvin e un campo magnético crítico duns 100 gauss (10 militeslas). É paramagnético e, polo tanto, esencialmente inafectado por campos magnéticos estáticos. A alta condutividade eléctrica, con todo, significa que se ve fortemente afectado por campos magnéticos alternos a través da indución de correntes parasitas. Química O aluminio combina características dos metais anteriores e posteriores á transición. Ao ter poucos electróns dispoñibles para a ligazón metálica, como os seus conxéneres máis pesados do grupo 13, posúe as propiedades físicas características dun metal de postransición, con distancias interatómicas máis longas do esperado. Ademais, como Al3+ é un catión pequeno e moi cargado, é fortemente polarizante e a ligazón nos compostos de aluminio tende cara á covalencia; este comportamento é similar ao do berilio (Be2+), e ambos mostran un exemplo de relación diagonal.