El peso molecular del óxido de aluminio

El óxido de aluminio (alúmina), extraído de los yacimientos de bauxita, es un mineral industrial que se utiliza habitualmente como materia prima para producir aluminio metal, así como para fabricar productos cerámicos avanzados.

El trihidrato de alúmina cumple dos funciones clave en los polímeros: como relleno y como retardante de llama/supresor de humos. Su retardante de llama inherente se debe a que sus moléculas de agua se liberan a temperaturas superiores a 220 ºC, actuando como una eficaz barrera contra las llamas.

Peso molecular

El peso molecular de cualquier sustancia se refiere a su masa por mol de ese material. Por ejemplo, el óxido de aluminio (Al2O3) es de 9 g/mol y se utiliza en muchos sectores, desde la fabricación de materiales refractarios y cerámicos y compuestos de pulido hasta el revestimiento de pigmentos de titanio, además de estar presente en muchos tipos de instalaciones de producción de vidrio.

Punto de fusión

El punto de fusión de la alúmina es un componente integral de sus aplicaciones refractarias. Un punto de fusión elevado garantiza que se mantenga sólida incluso a temperaturas intensas, lo que la convierte en el material ideal para su uso en hornos y otros equipos, así como en muelas abrasivas y papel de lija para dar forma y alisar materiales.

El óxido de aluminio es un compuesto natural abundante en la Tierra, ampliamente utilizado en numerosas industrias por su dureza y resistencia a altas temperaturas. El óxido de aluminio se presenta en estado puro como un polvo blanco cristalino. Mezclado con otros elementos, puede adquirir distintas propiedades: se puede aumentar la dureza añadiendo partículas de circonio o bigotes de carburo de silicio; además, se pueden conseguir efectos translúcidos añadiendo pequeñas cantidades de magnesia a la mezcla.

El punto de fusión de la alúmina es mucho más alto que el del aluminio normal y sus aleaciones, que requieren electrólisis para separar el aluminio del oxígeno. Esto se debe probablemente a los fuertes enlaces covalentes de su componente de oxígeno, que requieren una gran cantidad de energía para romperse, lo que da lugar a sus puntos de fusión y ebullición más altos.

Combinando la alúmina con otros materiales para formar cerámicas se obtienen materiales extremadamente duros y elásticos, muy resistentes al calor, la abrasión y la corrosión. Además, su punto de fusión de 2.072 grados Celsius supera al de la mayoría de los óxidos, lo que convierte a la alúmina en un material ideal para aplicaciones refractarias.

Como ocurre con muchos compuestos, la alúmina se caracteriza por su baja volatilidad y su alto punto de fusión en comparación con otros óxidos metálicos, lo que la hace menos reactiva que la mayoría. Además, su conformabilidad permite fundirla o moldearla fácilmente sin que se deforme o alabee a altas presiones.

El alto punto de fusión de la alúmina la hace ideal para su uso en cerámica dental, donde se combina frecuentemente con la porcelana. La durabilidad y las propiedades refractarias de la alúmina ayudan a crear restauraciones fuertes que soportan un gran desgaste, mientras que su bajo contenido en volátiles y su punto de fusión ayudan a evitar la formación de polvo inhalable que puede causar problemas respiratorios.

Densidad

El aluminio es un metal blando extremadamente ligero en relación con su tamaño, además de ser uno de los mejores conductores del calor y la electricidad, lo que lo convierte en uno de los materiales clave utilizados en líneas de transmisión eléctrica, motores de automóviles y electrodomésticos. Gracias a sus cualidades de resistencia, durabilidad y resistencia a la corrosión, la alúmina se recicla una y otra vez sin perder calidad ni deformarse con el paso del tiempo; además, ofrece resistencia a la oxidación, las manchas y los arañazos, tiene puntos de fusión bajos y puede moldearse en diversas formas o tamaños con facilidad.

La densidad de la alúmina en polvo depende de diversas variables, como la composición de la materia prima y la temperatura de calcinación. Por ejemplo, la alúmina fabricada con gibbsita tiene mayor densidad que su homóloga boehmita. Además, el tipo de precursor, los parámetros del programa de calentamiento y las semillas influyen de distintas maneras en los niveles de densidad.

La densidad en la alúmina puede determinarse por su superficie específica y su conductividad térmica; otras influencias son la contracción de la cerámica durante la calcinación, así como su estructura porosa.

La alúmina se encuentra en muchas aplicaciones industriales, desde refractarios y abrasivos hasta soportes de catalizadores y membranas de baterías de litio. Debido a su excepcional resistencia mecánica, estabilidad térmica, resistencia a altas temperaturas y resistencia a la corrosión, se utiliza desde hace mucho tiempo en la industria como material industrial. La alúmina forma parte integrante de muchos refractarios; además, se utiliza ampliamente en productos cerámicos de alta tecnología, como baterías de litio, bujías y membranas cerámicas para pantallas de cristal líquido.

La alúmina puede calcularse mediante múltiplos de su masa molecular, la suma de todos los átomos presentes en su fórmula, multiplicada por su peso molecular en términos de oxígeno contenido en una unidad de volumen. También se puede calcular su masa molar dividiendo su fórmula química por su peso molecular -que suele aparecer en las tablas periódicas- como método para hallar su número atómico y la masa de los elementos que la componen; el peso molecular del agua se puede calcular a partir de esto; su masa molecular es igual a dos átomos de hidrógeno más uno de oxígeno; mientras que la del Al2O3 contiene exactamente dos átomos de aluminio y uno de oxígeno.

Conductividad eléctrica

El aluminio conduce bien la electricidad, lo que lo convierte en un material popular para las líneas eléctricas. Además, su ligereza para el transporte hace del aluminio una opción atractiva. Aunque no es tan conductor como el cobre, sus propiedades eléctricas dependen en gran medida de cómo se utilice; aumentar su conductividad reduciendo las capas de óxido o añadiendo impurezas puede ayudar a aumentar aún más la conductividad. Asimismo, los tratamientos térmicos utilizados durante la producción también influyen en sus características eléctricas.

Todos los metales a granel son excelentes conductores debido al solapamiento entre sus bandas de conducción y de valencia, que permite a los electrones fluir sin obstáculos. El aluminio difiere ligeramente del cobre en su estructura atómica, ya que sus electrones libres experimentan más colisiones de fonones que interrumpen el movimiento de los electrones y, por tanto, disminuyen la conductividad en comparación con el cobre puro, que presenta índices de conductividad superiores a los de su homólogo.

La alúmina puede combinarse con circonio o nanotubos de carbono para aumentar su conductividad, y actuar como sustrato para refuerzos como el circonio o los nanotubos que sirven para reforzar su estructura cristalina y aumentar la conductividad eléctrica. Como resultado, se forma un compuesto con mejores propiedades mecánicas, mayor resistencia a la abrasión y mayor conductividad eléctrica.

La alúmina es un excelente aislante cuando se deja al descubierto; cuando se recubre, su conductividad aumenta significativamente. El revestimiento puede adoptar muchas formas, como el recubrimiento en polvo o la aplicación de pintura, y puede influir en la conductividad de la alúmina. Factores como el tipo de revestimiento, la temperatura de aplicación y el tipo de tratamiento térmico influyen en la conductividad de la alúmina.

Las capas de óxido de alúmina son fundamentales para la conductividad eléctrica, ya que protegen las capas conductoras que, de lo contrario, podrían quedar expuestas si se arañan con cuerpos extraños como la suciedad. De lo contrario, podrían producirse problemas eléctricos, por lo que es vital que la alúmina permanezca protegida.

La alúmina es un material fuerte y duro con estrechas tolerancias dimensionales que lo hacen perfecto para su uso en piezas que deben ser resistentes al desgaste, como guías textiles, émbolos de bombas, revestimientos de vertederos y orificios de descarga. El mecanizado puede endurecer aún más la durabilidad de la alúmina; las herramientas de corte industriales también se benefician de su uso. La incorporación de partículas de circonio o de whiskers de carburo de silicio aumenta la dureza y la resistencia al desgaste, a la vez que sirve de soporte a catalizadores industriales como los que se encuentran en el proceso Claus para volver a convertir los gases residuales en azufre elemental, así como en las polimerizaciones Ziegler-Natta.