Imagine um mundo sem alumínio. Este metal, o mais abundante do planeta, constitui mais de oito por cento da crosta terrestre. Utilizamos alumínio, também conhecido como alumínio no Reino Unido, para fabricar consideráveis produtos. Isso inclui folhas de alumínio, latas e outros recipientes, computadores e outros eletrônicos, edifícios, aviões, refrigeradores e condicionadores de ar, equipamentos médicos, peças de automóveis e muito mais. E, no entanto, o alumínio, tal como autorizamos o metal, não é encontrado na natureza. Em vez disso, o alumínio forma composto como os óxidos, dos quais devemos extrair o metal útil utilizando uma energia específica.
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O alumínio é o 13º elemento da tabela periódica com massa molar de 26,98 gramas por mol.
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Neste artigo você descobrirá a massa molar do alumínio, símbolo Al. Exploraremos o que isso significa e por que é importante. Toda substância pura, ou seja, todo elemento e todo composto, tem uma massa molar. A massa molar da substância influencia suas propriedades físicas e químicas. A massa molar de uma substância é simplesmente a massa, em gramas, de um mol dessa substância.
Uma toupeira, em química, é uma quantidade específica de partículas. Essas partículas podem ser átomos ou moléculas. O número de partículas em um mol é constante, o que significa que é sempre o mesmo. O número exato de partículas em cada mol de uma substância é de aproximadamente 6.022 × 10 23 unidades, também conhecido como número de Avogadro ou constante de Avogadro. Esta constante recebeu o nome de um cientista italiano, Amadeo Avogadro, que primeiro descreveu o número e seu significado. O número de Avogadro é essencial para compreender a química e como o mundo funciona.
A massa molar do alumínio
A massa molar do alumínio é de aproximadamente 26,98 gramas por mol. Este valor é derivado do peso atômico do elemento conforme tabela periódica. Um mol de átomos de alumínio, ou 6,022 × 10 23 átomos de alumínio, tem uma massa de aproximadamente 26,98 gramas. Para entender isso melhor, vamos comparar o alumínio com o menor elemento conhecido, o hidrogênio. Um mol de átomos de hidrogênio tem massa molar de aproximadamente uma grama.
O hidrogênio é o primeiro elemento da tabela periódica. Cada átomo de hidrogênio possui apenas um próton e nenhum nêutron. O hidrogênio também possui um elétron, mas elétrons minúsculos têm massa desprezível. O único próton, entretanto, tem massa de aproximadamente uma unidade de massa atômica. Um mol de átomos de hidrogênio tem uma massa de 1,00784 gramas por mol, que para a maioria dos propósitos pode ser cercado para 1 grama por mol.
O alumínio é o 13º elemento da tabela periódica. Tem um número atômico de 13, com exatamente 13 prótons. Praticamente todos os átomos de alumínio na natureza ocorrem como o isótopo estável 27 Al e possuem 14 nêutrons. Uma pequena proporção ocorre como o isótopo radioativo, 26 Al, que possui 13 nêutrons. Como tanto os prótons quanto os nêutrons têm a mesma massa aproximada, e os elétrons têm uma massa desprezível, podemos esperar que a massa molar do 27 Al, com 13 prótons e 14 nêutrons, seria de cerca de 27 gramas por mol. A massa calculada de um mol de átomos de alumínio é um pouco menor, aproximadamente 26,98 gramas por mol, porque uma pequena porcentagem de átomos de 26 Al que ocorre naturalmente distorce a massa molar um pouco menor.
O que são isótopos?
A maioria dos elementos da tabela periódica existe em mais de uma forma conhecida. Algumas dessas formas são encontradas na natureza, enquanto outras podem ser fabricadas em laboratório. Essas diferentes formas de cada elemento, chamadas isótopos, possuem o mesmo número de prótons. No entanto, cada isótopo possui um número diferente de nêutrons. O alumínio tem 22 isótopos conhecidos, com apenas nove nêutrons e até 30. A maioria deles são instáveis, de vida curta e não são encontrados na natureza. Apenas 27 Al, com 14 nêutrons, e 26 Al, com 13 nêutrons, existem na natureza. E o isótopo estável 27 Al compreende quase 100% dos átomos de alumínio que ocorrem naturalmente.
Para determinar a massa molar de um elemento, deve-se calcular uma média de todos os diferentes isótopos desse elemento que ocorrem naturalmente. Mas essa mídia também deve levar em conta a porcentagem de átomos que ocorrem naturalmente que cada isótopo representa. Para o alumínio, o 27 Al é responsável por muito mais do que o 26 Al, com o 26 Al representando menos de 1% do elemento que ocorre naturalmente.
Proporções de isótopos que ocorrem naturalmente
Imagine que os átomos de alumínio fossem bolas de boliche enormes, com a grande maioria, quase 100%, pesando 27 libras. Agora imagine que uma pequena proporção dessas bolas de boliche pesasse um pouco menos, chegando a 26 libras. Se você calculasse a média do peso de todas essas bolas de boliche gigantes, esse total seria muito próximo de 27 libras, porque apenas algumas bolas estariam abaixo do peso, distorcendo a média. É muito parecido com o modo como funciona a determinação da massa molar média do alumínio. Ao levar em consideração a porcentagem de 26 Al versus a porcentagem de 27 Al, o isótopo 27 Al mais abundante tem um peso muito maior. Assim, a massa molar é muito próxima de 27 gramas por mol.
Para elementos com mais de um isótopo natural, a massa molar é na verdade uma média das massas atômicas de cada isótopo, na porcentagem em que são encontradas na natureza, e então expressa em gramas. Em outras palavras, multiplique uma porcentagem de cada isótopo por sua massa molar individual e, em seguida, alguns totais de cada isótopo para encontrar a massa molar média.
Convertendo Moles em Gramas
Em química, é preciso saber converter mols de uma substância em gramas. Converter moles de qualquer substância pura, seja um elemento ou composto, em gramas é muito fácil. Basta multiplicar o número de moles da substância pela sua massa molar, expresso em gramas por mol. Os moles são cancelados, deixando a resposta em gramas. Vamos usar o alumínio como exemplo.
Como calcularíamos o número de gramas em 3 moles de alumínio? Basta multiplicar o número de moles de alumínio pela massa molar, conforme mostrado abaixo:
3 moles de Al × 26,98 gramas de Al / 1 mol de Al = 80,94 gramas de Al
Para compostos como o óxido de alumínio, o processo requer uma etapa extra. Primeiro, deve-se calcular a massa molar do composto. A molécula de óxido de alumínio, Al 2 O 3 , contém dois átomos de alumínio e três átomos de oxigênio. A massa molar do óxido de alumínio é igual a dois átomos de alumínio, ou 26,98 × 2, mais a dos três átomos de oxigênio, ou 15,999 × 3. Isso equivale a 101,957 gramas por mol de Al 2 O 3 . Conhecendo esse número, é fácil converter qualquer número de moles desse composto em gramas, bastando multiplicar 101,597 g/mol pelo número de moles.
Alumínio na Natureza
O alumínio não é encontrado na natureza em sua forma elementar. Ocorre naturalmente em compostos, como o óxido de alumínio. O alumínio é o metal mais abundante do planeta, abrangendo cerca de oito por cento da crosta terrestre. As pessoas devem extrair o alumínio dos minerais, especialmente a bauxita, que contém vários óxidos, incluindo o óxido de alumínio. A remoção do alumínio puro da bauxita requer várias etapas e energia específica na forma de calor.
![O minério de bauxita é utilizado na produção de alumínio metálico. O minério de bauxita é utilizado na produção de alumínio metálico.](https://i1.wp.com/qualqueranimal.top/imgiv4-gpj.2684960231-segamIytteG/70/3202/aidem/moc.slamina-vvv.jpg)
O minério de bauxita é utilizado na produção de alumínio metálico.
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O metal de alumínio tem baixa densidade e peso leve. Pode ser polido até obter alto brilho e pode ser facilmente martelado ou extrudado em fios, bobinas e folhas finas. Você provavelmente tem um rolo de papel alumínio em sua cozinha agora. Observe que embora o metal seja muito fino e fácil de rasgar ou amassar, ele ainda é forte e durável. Ele conduz muito bem o calor e a eletricidade e é facilmente reciclável. O alumínio por si só é um metal relativamente macio, mas forma ligas muito fortes com outros metais. Essas ligas são úteis na construção, transporte e em muitas outras áreas.
Compostos de Alumínio
O alumínio é composto com muitos outros elementos ou íons. Usamos muitos desses compostos comercialmente em uma ampla variedade de produtos. As pessoas usam hidróxido de alumínio, Al(OH) 3 , para tratar azia e indigestão, e também para tratar queimaduras e feridas na pele. Um dos ingredientes de muitos antitranspirantes, o cloridrato de alumínio, ajuda a manter as axilas secas.
O óxido de alumínio, Al 2 O 3 , é um composto fascinante. Às vezes, o óxido de alumínio se apresenta como um revestimento branco pulverulento na superfície do alumínio, onde o metal reagiu com o oxigênio. Também ocorre naturalmente como um cristal incolor com uma estrutura hexagonal conhecida como corindo.
![O corindo, óxido de alumínio natural, às vezes forma rubis e safiras. O corindo, óxido de alumínio natural, às vezes forma rubis e safiras.](https://i1.wp.com/qualqueranimal.top/imgiv4-gpj.6610283501-segamIytteG/70/3202/aidem/moc.slamina-vvv.jpg)
O corindo, óxido de alumínio natural, às vezes forma rubis e safiras.
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O corindo, o segundo mineral natural mais duro, tem nota nove na escala de Mohs , perdendo apenas para o diamante. Muitas vezes é imbuído de outros compostos, incluindo óxidos de cromo, ferro e titânio, que resultam em cristais coloridos. Rubis vermelhos e safiras em cores que incluem rosa, azul, amarelo e preto são exemplos de corindo colorido com pequenas quantidades de outros óxidos adicionando um ou mais matizes.
Outros elementos com massa molar semelhante
A tabela periódica é organizada em ordem crescente, com cada elemento organizado por seu número atômico. O número atômico de um elemento é o número de prótons em cada átomo do elemento. O alumínio fica no terceiro período do grupo 13, anteriormente conhecido como grupo IIIA nos Estados Unidos, logo abaixo do boro. Possui 13 prótons em cada átomo, dando-lhe o número atômico 13.
O alumínio tem uma massa molar pouco menos de 27 gramas por mol. Os dois vizinhos mais próximos do alumínio são o magnésio, um metal com número atômico de 12 e massa molar de aproximadamente 24 gramas por mol, e o silício, um metalóide com número atômico de 14 e massa molar de aproximadamente 28 gramas por mol. O som, um metal altamente reativo com número atômico 11 e massa molar de 22,99 gramas por mol, inicia o terceiro período. Fósforo e enxofre, não metais, ficam à direita do silício com números atômicos 15 e 16, respectivamente.
O gráfico abaixo ilustra as relações entre o número atômico e as massas molares das relações do alumínio no terceiro período da tabela periódica, do som ao enxofre. Cada um desses elementos possui primeira e segunda camadas eletrônicas completas e entre um e seis elétrons nos orbitais da terceira camada.
Elemento | Número atômico | Massa molar | Metal, metalóide ou não metálico |
---|---|---|---|
Sódio | 11 | 22,99g/mol | Metal |
Magnésio | 12 | 24,31g/mol | Metal |
Alumínio | 13 | 26,98g/mol | Metal |
Silício | 14 | 28,09g/mol | Metalóide |
Fósforo | 15 | 30,97g/mol | Metalóide |
Enxofre | 16 | 32,06g/mol | Metalóide |
Conclusão
O alumínio, como metal elementar e como uma variedade de compostos, tem mais utilizações do que se poderia facilmente listar em um artigo deste tamanho. Nossas vidas não seriam nem remotamente as mesmas sem o alumínio. Certamente, poderíamos encontrar outras substâncias para conter as nossas bebidas e embralhar as nossas batatas assadas, mas também teríamos de encontrar outras formas de construir aviões, automóveis, aparelhos de ar condicionado e frigoríficos, a maior parte dos nossos produtos eletrónicos e muito mais. Utilizamos alumínio para fabricar e embalar medicamentos, cosméticos e todos os tipos de alimentos. Estamos até substituindo o cobre pelo alumínio em tubos e fios porque, em muitos casos, funciona melhor e é altamente resistente à corrosão graças à formação de óxido de alumínio em sua superfície.
Alguns pesquisadores levantaram preocupações sobre a utilização de alumínio em nossa sociedade. Durante algum tempo, os cientistas acreditaram que o alumínio tinha uma ligação com a doença de Alzheimer, mas estudos recentes não conseguiram provar essa ligação. Atualmente, os médicos alertam contra o uso excessivo de antiácidos e outros medicamentos que contêm alumínio, mas não estão preocupados com a ingestão significativa de alumínio de louça ou panelas.
Independentemente de quaisquer riscos potenciais, o alumínio certamente desempenhará um papel importante em nosso mundo moderno no futuro próximo. Nenhum outro metal está tão disponível e tem propriedades tão adequadas para todos os vários usos que o alumínio serve. Passamos a depender fortemente deste nível de metal para sustentar nosso modo de vida.
A foto apresentada no topo desta postagem é © HT Ganzo/iStock via Getty Images