Aluminio

RESUMO

Esse artigo baseia-se no experimento químico dos compostos de alumínio, no qual é estudada a reatividade do alumínio metálico, mostrando que o metal é muito reativo, o caráter anfótero do hidróxido de alumínio, evidenciando que o pode agir como ácido e como base e o tratamento de água, no qual é usado o sulfato de alumínio para coagular a sujeira da água. São essas propriedades estudadas que fazem o alumínio ser empregado em diversos fins e , por isso, ser importante economicamente.  

INTRODUÇÃO

O alumínio é um metal extremamente importante economicamente e está entre os elementos mais abundantes da crosta terrestre. Uma excepcional combinação de propriedades faz do alumínio um dos mais versáteis materiais utilizados na engenharia, arquitetura e indústria em geral. Entre suas características estão sua alta resistência à corrosão, por poder reagir com o oxigênio e formar uma camada de óxido protetora; em seu estado elementar conduz corrente elétrica, podendo conduzir tanto quanto o cobre; é um metal leve e resistente. Suas características permitem grande variabilidade no seu uso. O principal minério que se obtém esse metal é a bauxita, onde é extraído, principalmente, pelo processo de Bayer. [1] [2]

               O alumínio deveria reagir com água e ar, mas ele forma uma camada protetora de óxido no caso de um contato posterior, no entanto se essa camada for retirada ele ira reagir rapidamente com a água formando óxido de alumínio e liberando gás hidrogênio (equação 1). Se houver contato do alumínio com o ácido clorídrico, ácidos provenientes de substancias inorgânicas, ou com hidróxido de sódio ele irá de dissolver, evidenciando o seu caráter anfótero (equação 2 e 3), já se esse contato acontecer com o ácido nítrico há formação de um óxido em torno do metal, por ser um agente oxidantes (equação 4). [2]

2Al + 6H2O → 2Al2O3 + 3H2 (eq 1)

2Al + 6HCl → 2Al3+ + 6Cl- + 3H2 (eq 2)

2Al + 2NaOH + 6H2O → 2NaAl(OH)4 + 3H2 (eq 3)

3Al + 4HNO3 → 3Al(NO3) + NO + 2H2O (eq 4)

     O hidróxido de alumínio (Al(OH)3) é a forma mais estável em que o alumínio se encontra, além de ser anfótero, o que possibilita-o agir como base ou ácido, contudo, comumente, age como uma base. Essa caraterística propicia ao hidróxido a capacidade de separar-se do seu minério de origem, como por exemplo, a bauxita. A depender do pH e da solução que seja usada no Al(OH)3, ele é um ácido ou uma base, como pode ser visto na reação a baixo; onde pH é inferior a 9, o [Al(OH)4]-  tem sua solubilidade diminuída formando assim hidróxidos no formato de gel e se o pH continuar diminuindo, o hidróxido de alumínio resultará em suma solução de íons complexos (equação 5). [3]

                                           [Al(OH)4]- ↔ Al(OH)3 ↔ [Al(H2O)6]3+ (eq 5)

                           solução básica - aluminato                   solução ácida - aquo-complexo

O alumínio é um componente natural presente tanto na água de superfície quanto na subterrânea. Muitas companhias de água em todo o mundo também usam o sulfato de alumínio ou "alume" como agente floculante no tratamento de água para abastecimento

O alumínio também pode ser empregado no  tratamento de água, onde ocorre em várias etapas: captação da água (água suja); oxidação, onde adiciona cloro para a retirada de metais; coagulação, onde é usado sulfato de alumínio para que as partículas de sujeira se aglomerem, no entanto em algumas amostras de água não há uma alcalinidade suficiente para reagir com o composto de alumínio, sendo necessária a adição de hidróxido de cálcio, o processo de coagulação depende não só do pH da solução, como da temperatura da água (do momento da coagulação até a floculação), podendo existir curvas com perda de carga (equação 6); floculação, para que os flocos continuem a se aglomerar, ganhando peso e volume; decantação, onde os flocos sedimentam-se; filtração, a água passa por um filtro com diversas camadas para que mais impurezas sejam retiradas; desinfecção, mais cloro é usado para matar os microrganismos nocivos a saúde sejam exterminados; em seguida corrige-se o pH com cal, caso esteja alterado; por fim há adição de flúor e distribuição da água.

A coagulação depende do pH, da temperatura da água coagulada e até o início das unidades de floculação, existirão curvas com perda de carga.vou botar isso ali em cima - cath

Algumas águas têm alcalinidade natural insuficiente para reagir com o sulfato de alumínio. Neste caso, adiciona-se cal à água formando o hidróxido de cálcio Ca(OH)2 que irá reagir com o sulfato de alumínio. vou botar isso ali em cima - cath

Al2(SO4)3 + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2SO4 (eq 6)

EXPERIMENTAL

Foram realizadas três experimentos para o estudo químico dos compostos de alumínio.

 Parte I: Estudo da reatividade do alumínio metálico.

Foram separados quatro tubos de ensaio. No tubo A adicionou-se um pequeno pedaço de alumínio, água destilada e duas gotas de fenolftaleína em seguida observou-se os resultados. No tubo B adicionou-se um pequeno pedaço de alumínio e 1 mL de HCL 1 mol/L em seguida observou-se os resultados. No tubo C adicionou-se um pequeno pedaço de alumínio e 1 mL de HNO3 1 mol/L em seguida observou-se os resultados. No tubo D adicionou-se um pequeno pedaço de alumínio e 1 mL de NaOH 1 mol/L  em seguida observou-se os resultados.

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