6.8: Óxidos, hidróxidos y óxidos hidratados de aluminio

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Las muchas formas de óxidos e hidróxidos de aluminio están unidas por complejas relaciones estructurales. La bauxita tiene la fórmula Al _x (OH) _3-2x (0 < x < 1) y es así una mezcla de Al ₂ O ₃ (α-alúmina), Al (OH) ₃ (gibbsita) y AlO (OH) (boehmita). Este último es un compuesto industrialmente importante que se utiliza en forma de gel como precerámica en la producción de fibras y recubrimientos, y como agente retardante del fuego en plásticos.

El conocimiento de la evolución microestructural en los sistemas cerámicos es importante para determinar su aplicación final. Al respecto, la alúmina ha sido objeto de muchos estudios en los que la fase, morfología, porosidad y cristalinidad son controladas por procesamiento físico y químico. La transformación de boehmita [γ-Al (O) (OH)] o corindón (α-Al ₂ O ₃) ha sido bien caracterizada y se sabe que pasa por la siguiente secuencia:

\[ \gamma\text{-Al(O)(OH)} \xrightarrow{\approx\text{500 °C}} \gamma\text{-Al}_2\text{O}_3 \xrightarrow{\approx\text{1000 °C}} \theta\text{-Al}_2\text{O}_3 \xrightarrow{\text{>1100 °C}} \alpha\text{-Al}_2\text{O}_3\]

Se sabe que los cambios de fase desde la boehmita hasta θ-Al ₂ O ₃ son topotácticos (es decir, los cambios en la estructura cristalina se logran sin cambios en la morfología cristalina), sin embargo, cada cambio de fase va acompañado de un cambio en la porosidad. La transición de fase θ- a α-Al ₂ O ₃ ocurre a través de la nucleación y crecimiento de los cristalitos θ-Al ₂ O ₃. La temperatura de transición de fase α-Al ₂ O ₃ puede alterarse mediante la adición de ciertos aditivos. Por ejemplo, debido a que la fase α-Al ₂ O ₃ ocurre por nucleación, la adición de pequeños cristales de siembra puede disminuir la temperatura de transición entre 100 y 200 °C. También se ha demostrado que la adición de ciertos metales de transición (cromo, manganeso, hierro, cobalto, níquel y cobre) disminuir la temperatura de transición, mientras que el lantano o los metales de tierras raras tienden a aumentar la temperatura. Finalmente, la adición de óxidos metálicos también ha demostrado afectar la tasa de crecimiento en α-Al ₂ O ₃.

Una tercera forma de Al ₂ O ₃ se forma en la superficie del metal de aluminio limpio, (6.8.2). Esta piel de óxido es rápidamente autorreparable debido a que su calor de formación es muy grande (ΔH = 3351 kJ/mol). La capa delgada, dura y transparente de óxido es la razón de gran parte de la utilidad del aluminio.

\[ \text{4 Al + 3 O}_2 \rightarrow \text{2 Al}_2\text{O}_3 \]

Bibliografía

K. Wefers y C. Misra, Óxidos e Hidróxidos de Aluminio, Laboratorios Alcoa (1987).
H. L. Wen y F. S. Yen, J. Cryst. Crecimiento, 2000, 208, 696.
G. K Priya, P. Padmaja, K. G. K. Warrier, A. D. Damodaran, y G. Aruldhas, J. Mater. Sci. A lett. , 1997, 16, 1584.
E. Prouzet, D. Fargeot, y J. F. Baumard, J. Mater. Sci. A lett. , 1990, 9, 779.