Fórmula química de la alúmina

El óxido de aluminio (alúmina) es un compuesto químico inorgánico formado por aluminio y oxígeno que se encuentra en la naturaleza en forma de minerales de corindón o bauxita.

La alúmina pura es uno de los diversos óxidos de aluminio y el más común. Se produce por lixiviación a partir de minas de bauxita o de soluciones que contienen sosa cáustica y óxido de aluminio hidratado.

Fórmula química

Al2O3 es la fórmula química de la alúmina. Dos átomos de aluminio se combinan con dos átomos de oxígeno para formar este compuesto, que se encuentra comúnmente como corindón u óxido de a-aluminio en su forma cristalina. La alúmina es un reactivo químico inorgánico con muchos usos industriales y comerciales que se disuelve fácilmente tanto en ácidos como en bases y se presenta como un sólido blanco con excelentes propiedades de conductividad térmica que la hacen útil en muchos campos diferentes de la industria. La alúmina sirve tanto para el aislamiento eléctrico como para la conductividad térmica y se utiliza mucho en los materiales cerámicos, además de ser un aislante eléctrico. Es un componente clave de los materiales cerámicos y posee diversas propiedades que hacen que su uso sea frecuente en todos los sectores, lo que convierte a la alúmina en un reactivo químico inorgánico con múltiples usos en todos los sectores.

La alúmina puede extraerse de la bauxita mediante el proceso Bayer y refinarse para producir material de gran pureza utilizado en electrónica y aplicaciones de materiales avanzados. Los materiales refractarios que revisten los equipos de alta temperatura, como hornos y calderas, también dependen de este material, mientras que su dureza lo convierte en un importante abrasivo utilizado para fabricar productos como papel de lija, muelas abrasivas y herramientas de corte.

Otras formas de alúmina son las alúminas activada y gamma, ambas deshidratadas para eliminar el agua, con cristales hexagonales. Cuando se calientan durante la calcinación, estas formas se transforman en diversas formas polimórficas; sus estructuras cristalinas únicas determinan si funcionan o no.

La alúmina tiene numerosas aplicaciones, desde ser abrasivo, filtro y soporte de catalizadores en algunos procesos hasta servir de refractario, aislante y aditivo en la cerámica. Además, las arcillas suelen incorporarla para mejorar su resistencia y permeabilidad como aditivo, mientras que mezclada con partículas de circonio o whiskers de carburo de silicio mejora su tenacidad.

La alúmina puede encontrarse en muchos productos de consumo, desde dentífricos y cementos dentales hasta alimentos, como abrasivo o agente dispersante, y también se utiliza en procedimientos médicos como la hemodiálisis. Como ocurre con cualquier polvo fino o forma pulverizada de la sustancia, su inhalación supone un daño potencial para los sistemas respiratorios.

Propiedades físicas

La alúmina (CaO3) es un material duro e inerte con excelentes propiedades físicas. Entre ellas destacan su resistencia a la tensión, la deformación y la tracción bajo presión y peso. La alúmina tiene una gran resistencia a la compresión y un bajo punto de fusión, lo que permite darle diversas formas para distintos usos. Además, la alúmina no conduce la electricidad y posee excelentes propiedades de resistencia térmica, lo que la hace perfecta para aplicaciones de aislamiento de hornos o revestimiento de bujías.

La alúmina puede encontrarse en la naturaleza en forma de corindón o bauxita y extraerse mediante el proceso Bayer de refinado, que extrae de ella los minerales de hidróxido de aluminio gibbsita, diáspora, boehmita y titania. La bauxita es la principal fuente de alúmina pura, que se utiliza en la industria como abrasivo para papel de lija, aislante eléctrico, material de soporte de catalizadores en refractarios, cerámicas, catalizadores, pinturas y pigmentos, mientras que los zafiros y rubíes de corindón de calidad gema suelen contener hierro y titanio, que les confieren sus matices únicos gracias a las trazas presentes en su composición.

La alúmina en fase alfa, que presenta un fuerte enlace iónico entre sus átomos constituyentes, tiene una estructura de red Bravais trigonal irregular en la que cada átomo de aluminio ocupa dos tercios de un intersticio octaédrico y un tercio está ocupado por iones de oxígeno, lo que la convierte en la forma más estable. También existen otras formas cristalinas, pero todas regresan a la fase alfa a temperaturas elevadas y vuelven a ser cerámicas de alúmina estables que poseen propiedades mecánicas superiores con densidades de hasta 90% de pureza.

Las cerámicas de alúmina son muy resistentes a la corrosión del agua, los ácidos y las bases, así como a la abrasión de la mayoría de los productos químicos y disolventes. Su refractariedad es superior a la de la mayoría de las cerámicas de óxido; de hecho, presentan la mayor resistencia de todas ellas, rigidez, las mejores propiedades dieléctricas, no se ven afectadas por atmósferas sulfurosas ni por choques térmicos.

Utiliza

La alúmina (Al2O3) es un material refractario avanzado perteneciente al grupo de los óxidos de las cerámicas técnicas. Posee excelentes propiedades mecánicas, térmicas, eléctricas y químicas, además de ser muy duradero y tener un punto de fusión extremadamente alto. La forma cristalina corindón de la alúmina constituye la base de gemas como rubíes, zafiros y esmeraldas, cuyos colores proceden de elementos como el cromo o el hierro en su composición mineral; la alúmina también sirve como excelente material de pulido debido a su grado de dureza de nivel 8.

Las cerámicas de ingeniería fabricadas con alúmina aglomerada se utilizan a menudo en aplicaciones duras que exigen una mayor resistencia al desgaste, mayor estabilidad térmica y conductividad térmica en comparación con las cerámicas estándar. Además, las cerámicas de ingeniería ofrecen mayor resistencia contra los productos químicos y la abrasión que los minerales naturales como el feldespato y el sílice.

La bauxita, que contiene 30-55% Al2O3, es la principal fuente de alúmina. Extraída de la tierra y procesada mediante el proceso Bayer -disolviéndola en sosa cáustica antes de filtrarla para eliminar las impurezas-, produce hidrato de alúmina, que puede seguir procesándose para formar óxido de aluminio anhidro.

La alúmina anhidra puede molerse en partículas gruesas y finas para su uso en refractarios, donde las partículas finas rellenan los huecos entre las partículas más grandes para mejorar la densidad y reducir la porosidad. La alúmina también puede combinarse con materias primas minerales de circonio para formar compuestos para herramientas de corte; mezclada con magnesia crea alúmina translúcida que se utiliza en farolas de vapor de sodio.

La alúmina también se encuentra en los termopares, utilizados para medir temperaturas extremas mediante el efecto Seebeck. Un termopar consta de dos hilos metálicos unidos y expuestos a temperaturas extremas, mientras que uno de los hilos permanece protegido por una vaina de alúmina, lo que impide que se desarrolle un potencial eléctrico que interferiría en la lectura de las señales del termopar. Otras aplicaciones de la alúmina son la fabricación de refractarios y abrasivos y los procesos de pulido, así como la fabricación de zeolitas y revestimientos de titanio utilizados para recubrir pigmentos.

Seguridad

La alúmina se puede encontrar en numerosas aplicaciones, desde abrasivos y cerámicas, pasando por el pulido, hasta compuestos de pulido, herramientas de pulido y compuestos de pulido y productos de pulido, máquinas de pulido, compuestos de pulido y material refractario. La alúmina también desempeña un papel integral en los revestimientos metálicos resistentes a la corrosión como revestimiento de sustratos metálicos, así como en dispositivos electrónicos como transistores de un solo electrón y dispositivos superconductores de interferencia cuántica en los que una capa aislante entre el silicio sobre sustratos de zafiro para transistores de un solo electrón como capa aislante entre las capas de silicio utilizadas en sustratos de zafiro que contienen silicio sobre sustratos de zafiro para mejorar la resistencia a la corrosión al tiempo que actúa como aislante en dispositivos electrónicos que utilizan componentes electrónicos montados sobre sustratos de zafiro y dispositivos superconductores de interferencia cuántica.

Para producir alúmina, la bauxita triturada y lavada se combina con sosa cáustica para formar una lechada, luego se calienta a aproximadamente 530 grados C para formar una solución de hidróxido de aluminio, que después se bombea a tanques precipitadores antes de iniciar las reacciones que permiten que crezcan cristales sólidos de óxido de aluminio y, finalmente, se eliminen de la solución cuando su espesor alcanza el nivel adecuado.

Los trabajadores que manipulan alúmina deben utilizar equipos de protección individual adecuados, como gafas y guantes, para evitar accidentes o lesiones causadas por una manipulación incorrecta. También deben saber dónde se encuentran las instalaciones de emergencia, como estaciones de lavado de ojos y duchas de seguridad, así como los procedimientos para hacer frente a derrames o incendios.

Los trabajadores activos en el sector de la alúmina deben mantener un entorno de trabajo limpio y seco y evitar la inhalación de partículas de polvo que puedan causar irritación pulmonar y otros problemas de salud, incluida la bronquitis. La inhalación de alúmina supone un riesgo especial, ya que puede penetrar a través de los conductos nasales y de la garganta y, con el tiempo, provocar bronquitis industrial crónica y fibrosis pulmonar.

La exposición a la alúmina en el aire puede causar irritación cutánea y dermatitis. Por lo tanto, las personas expuestas deben lavarse las manos inmediatamente después de manipularla y quienes trabajen con este material deben llevar una mascarilla de respiración para evitar respirar sus partículas.

La alúmina activada debe almacenarse en recipientes herméticos libres de humedad, lejos de fuentes de aire como ventiladores y rejillas de ventilación, y lejos de zonas frecuentadas por trabajadores que utilicen productos químicos con propiedades similares, como ácidos y álcalis; no debe guardarse cerca de tales materiales, ya que podría absorberlos y producir gases peligrosos.