Óxido de aluminio: reactividad y capacidad calorífica
Aluminio de soldadura
Si no se utilizan pernos para unir piezas de aluminio, las piezas se sueldan entre sí. Sin embargo, hay un problema con esto, porque en la superficie de cualquier pieza de aluminio hay óxido de aluminio. Esto requiere un tipo especial de sistema de soldadura al soldar aluminio. Aprendamos sobre la reactividad del aluminio y cómo esto lleva a por qué se debe usar un sistema de soldadura especial al soldarlo.
Fórmula química
El aluminio es un elemento metálico que pierde tres electrones generando una carga eléctrica +3, y se escribe Al +3 . El oxígeno es un elemento no metálico que gana dos electrones formando un ión de oxígeno -2. Está escrito O -2 . Para que haya una reacción entre el aluminio y el oxígeno, tiene que haber dos átomos de aluminio por cada tres átomos de oxígeno. Esto es para asegurar que todas las cargas eléctricas se cancelen.
2Al +3 + 3O -2 → Al 2 O 3
Veamos cómo el aluminio metálico reacciona con el oxígeno del aire.
Reactividad
Reacción de oxígeno
El aluminio es muy reactivo con el oxígeno. Tan pronto como el aluminio puro se expone al oxígeno, inmediatamente comienza a oxidarse. La oxidación es el término que significa que se han eliminado electrones de un átomo. Así es como se produce el ion Al +3 . Tres átomos de oxígeno quitaron seis electrones de dos átomos de aluminio. El oxígeno se reduce , lo que significa que gana electrones. El resultado son dos moléculas de óxido de aluminio.
4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3
El óxido de aluminio no es reactivo con los elementos en el aire o el agua, por lo que el aluminio es tan útil al construir cosas que están expuestas a los elementos. La fina capa de óxido de aluminio protege el aluminio puro que se encuentra debajo.
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Veamos con qué reacciona el óxido de aluminio.
Sustancia anfótera
El óxido de aluminio reacciona tanto con ácidos como con bases, lo que lo convierte en una sustancia anfótera . Veamos qué se produce cuando reacciona con el ácido fluorhídrico.
Al 2 O 3 + 6HF → 2AlF 3 + 3H 2 O
Se producen fluoruro de aluminio y agua. Ahora veamos la reacción del óxido de aluminio con el hidróxido de sodio base, que debe calentarse entre 900 ° C y 1100 ° C.
Al 2 O 3 + 2NaOH → 2NaAlO 2 + H 2 O
Se producen aluminato de sodio y agua.
Anteriormente, aprendimos que se debe utilizar una técnica de soldadura especial al soldar aluminio debido al óxido de aluminio en su superficie. Averigüemos qué está pasando con esta situación.
Capacidad calorífica
Como se mencionó anteriormente, el metal de aluminio tiene una capa de óxido de aluminio de aproximadamente 4 nanómetros de espesor en su superficie. Esta capa tiene aproximadamente un 0,004% del grosor de una hoja de papel. ¡El aluminio puro se derrite alrededor de 1200 ° F, pero el óxido de aluminio se derrite alrededor de 3600 ° F! Si la capa de óxido de aluminio no se quita antes de soldar, hace que el aluminio fundido se contamine, lo que debilita la soldadura. Para evitar la contaminación, se utiliza un proceso de soldadura de corriente alterna (CA) para despegar físicamente la capa de óxido de aluminio a medida que derrite el aluminio puro que se encuentra debajo.
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Dado que el óxido de aluminio tiene un alto punto de fusión, a menudo se utiliza en aisladores cerámicos para hornos y bujías.
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Resumen de la lección
El óxido de aluminio es un compuesto iónico que contiene dos iones de aluminio (Al +3 ) y tres iones de oxígeno (O -2 ). Cada átomo de aluminio pierde tres electrones ( oxidación ) y cada átomo de oxígeno gana dos electrones ( reducción ). La fórmula química del óxido de aluminio es Al 2 O 3 .
El aluminio puro es extremadamente reactivo con el oxígeno y genera óxido de aluminio, que forma una capa delgada sobre la superficie del aluminio puro. La capa de óxido de aluminio no reacciona fácilmente con los componentes o el aire o el agua. Esta es una de las razones por las que el aluminio se usa comúnmente para estructuras que estarán expuestas a los elementos. El óxido de aluminio reacciona con ácidos y bases convirtiéndolo en un material anfótero .
El óxido de aluminio tiene un punto de fusión muy alto, por lo que se utiliza en aislantes cerámicos en hornos y bujías.