Aluminotermia

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10 - 4 - 2014

Objetivos:

Obtención de metales puros a través de sus óxidos, los cuales deberemos hacer reaccionar con un agente químico reductor, en este caso el aluminio.

Introducción teórica: Los metales se suelen presentar en la naturaleza en estado oxidado (menas) formando óxidos, sulfuros, silicatos, carbonatos,etc. La obtención de metales a partir de sus menas implica una reacción de reducción del compuesto que compone la mena.

Mn3O4 (s) > 3 Mn (s) + 2 O2 (g)

Esta reducción se puede realizar de distintas formas. La forma más utilizada a nivel industrial consiste en transformar la mena en el óxido metálico correspondiente y, posteriormente hacer reaccionar el óxido con un agente químico reductor. Lógicamente, ese elemento debe tener una energía libre de formación de su óxido más negativa (óxido mas estable) que la correspondiente al óxido de partida. El carbón y los metales electropositivos, como son el aluminio, magnesio o calcio, se utilizan como reductores en los procesos metalúrgicos de obtención de metales.

 La acción reductora del aluminio sobre los óxidos de otros metales, cuando la reacción se inicia en un punto, se desarrolla por sí sola debido a que el calor de formación del óxido de aluminio es mucho mayor que el de la mayoría de los demás óxidos metálicos, referidos a la misma cantidad de oxígeno. A este proceso se le denomina Aluminotermia y es aplicable a la obtención de numerosos metales a partir de sus óxidos. Todos ellos deben tener un calor de formación menor que el del óxido del aluminio.

**Aluminotermia:** proceso que emplea el aluminio como reductor de óxidos metálicos, con lo que se consiguen temperaturas muy altas donde se libera calor, por ello en este proceso da lugar la reacción exotérmica. La mezcla el óxido metálico con polvo de aluminio se llama "termita", si el óxido es de hierro; en la combustión se oxida el aluminio y se reduce el óxido a metal. El procedimiento fue ideado en 1894 por Goldshmidt para producir cromo del todo carente de carbono. Con la termita se rellenaron bombas incendiarias en la Segunda Guerra Mundial. En la actualidad se utiliza para la soldadura en carriles de vías férreas y en otras estructuras.

**Agente reductor:** aquel elemento químico que suministra electrones de su estructura química al medio aumentando su estado de oxidación, es decir, siendo oxidado. Óxido básico: es un compuesto que resulta de la combinación de un elemento metálico con el oxígeno: metal + oxígeno = óxido básico.

**Aluminio:** metal no ferromagnético. La capa de valencia del aluminio está poblada por tres electrones, por lo que su estado normal de oxidación es III. Esto hace que reaccione con el oxígeno de la atmósfera formando con rapidez una fina capa gris mate de alúmina (Al2O3), que recubre el material, aislándolo de ulteriores corrosiones. Es tan estable que se usa con frecuencia para extraer otros metales de sus óxidos.

**Reaccion exotérmica:** se denomina reacción exotérmica a cualquier reacción química que desprenda energía, ya sea como luz o como calor, o lo que es lo mismo: con una variación negativa de la entalpía, es decir:. El prefijo "exo" significa "hacia fuera". Por lo tanto se entiende que las reacciones exotérmicas liberan energía. Considerando que A, B y C representen sustancias genéricas, el esquema general de una reacción exotérmica se puede escribir de la siguiente manera: A + B ---> C + D + calor.

Materiales:


 * Crisol de barro || <span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">Olla || <span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">Arena ||
 * [[image:https://lh4.googleusercontent.com/-rLHVHjUtmp0/TY1nvdG13WI/AAAAAAAAAB4/xuPVPCk3Pk4/s320/titulo.jpg width="181" height="142"]] || [[image:http://mla-s2-p.mlstatic.com/olla-con-mango-de-chapa-enlozada-retro-vintage-12894-MLA20067750654_032014-F.jpg width="206" height="148"]] || [[image:http://www.controlydosificacion.com/images/SACO%20ARENA%20FILTRANTE.jpg]] ||


 * <span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">Dióxido de manganeso (MnO2) || <span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">Óxido de hierro (III) (Fe2O3) || <span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">Cinta de magnesio || <span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">Alumino en polvo ||
 * [[image:http://www.carbotecnia.info/images/mediosfiltrantes/mtm_01_tn.jpg width="189" height="149"]] || [[image:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ee/Iron(III)-oxide-sample.jpg width="249" height="195"]] || [[image:http://4.bp.blogspot.com/_hu03H3zwUd4/TOTuHYWfHOI/AAAAAAAAAA4/-46Y-wpdOAE/s1600/magn.jpg width="156" height="169"]] || [[image:http://www.nidodeabeja.com/img_ins/images/medium/polvere.jpg width="206" height="179"]] ||

<span style="color: #db2f5f; font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 26px;">Medidas de seguridad:

<span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">Llevar guantes, bata y gafas de laboratorio ya que la peligrosidad de esta práctica está en la violenta explosión que produce este proceso el cual provoca también una peligrosa llama. Es importante alejarse unos metros antes de que la explosión se produzca.


 * [[image:http://www.casadelasbatas.com/media/catalog/product/cache/4/image/9df78eab33525d08d6e5fb8d27136e95/5/0/5013-115-01.jpg width="185" height="173"]] || [[image:http://www.herlom.com/img/up/big/1261677984.jpg width="138" height="131"]] || [[image:http://www.laborat.com/images/gafas-protectoras.jpg width="169" height="129"]] || [[image:http://tamworthcountrymusic.com.au/images/icons/warning-icon.png width="224" height="190"]] ||

<span style="color: #db2f5f; font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 26px;">Procedimiento:

<span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">**1.** En un crisol de barro hacemos una mezcla homogenea con 2g de aluminio en polvo y 10g de dióxido de manganeso. <span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">**2.** Introducimos la cinta de magnesio hasta el fondo, que servirá para inciar la reacción actuando como mecha. <span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">**3.** Prendemos la cinta de magnesio, bien con una cerilla o con un mechero. <span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">Esto da origen a una reacción fuertemente exotérmica: da lugar una explosión (el crisol se rompe) y se libera calor con una llama que aparece de la reacción:
 * __<span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">OBTENCIÓN DEL MANGANESO POR REACCIÓN CON EL ALUMINIO: __**

<span style="font-family: 'Palatino Linotype',serif; font-size: 14pt;">3 MnO2 + 4 Al > 2 Al2O3 + 3 Mn

<span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">**1.** En otro crisol de barro metemos 10g de aluminio en polvo y lo mezclamos en la parte superior con 32g de óxido de hierro (III). Antes, la parte inferior la aplastamos para que no queden huecos. <span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">**2.** Introducimos la mecha de magnesio y la prendemos. <span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">**3.** Colocamos el crisol de barro dentro de la olla con arena. <span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">**4.** Si se realiza en el laboratorio sobre una mesa es preferible colocar una superficie refractrora como las baldosas que colocamos nosotros. <span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">La reacción que se produce es la siguiente:
 * __<span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">OBTENCIÓN DEL HIERRO POR REDUCCIÓN CON EL ALUMINIO: __**

<span style="font-family: 'Palatino Linotype',serif; font-size: 14pt;">Fe2O3 + 2 Al > Al2O3 + 2 Fe

<span style="font-family: 'Palatino Linotype',serif; font-size: 14pt; line-height: 0px; overflow: hidden;">

<span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">**1.** Cogemos el cromo de la descomposición del dicromato de amonio. <span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">**2.** Añadimos a otro crisol de barro 10g de cromo y 2g de aluminio. <span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">**3.** Cogemos una olla y la llenamos de arena. <span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">**4.** Introducimos el crisol de barro dentro de la olla. <span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">**5.** En el crisol enterramos la mecha de magnesio y la prendemos. <span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">Ocurrirá el mismo proceso de aluminotermia:
 * __<span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">OBTENCIÓN DE CROMO POR REDUCCIÓN CON ALUMINIO: __**

<span style="font-family: 'Palatino Linotype',serif; font-size: 14pt;">Cr2O3 + 2 Al > Al2O3 + 2 Cr

<span style="color: #db2f5f; font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 26px;">Resultados: <span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">De las tres prácticas solo nos salió la reducción del hierro. Las causas de que no nos salieran pueden ser: <span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">- la presencia de humedad en el cromo <span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">- que la mezcla del manganeso no fuera lo suficientemente homogenea.

<span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">Al principio la práctica del hierro no nos salió a la primera pero cuando conseguimos realizarla pudimos observar que: <span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">- el crisol de barro se rompió y el hierro se quedó con su forma. <span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">- el hierro presentaba magneticidad ya que el imán se pegaba a él y a sus virutas.


 * <span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">Aquí podemos observar como el hierro se quedó con la forma del recipiente || <span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">En esta foto podemos observar la presencia de magneticidad en el hierro ||
 * [[image:IMG_20140616_WA0007.jpg width="240" height="320"]] || [[image:IMG_20140616_WA0002.jpg width="293" height="320"]] ||

media type="file" key="VID_20140616_WA0009.mp4" width="300" height="300"

media type="file" key="VID_20140616_WA0010.mp4" width="300" height="300" <span style="color: #db2f5f; font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 26px;">Contraste de resultados:

<span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 16px;"> En el siguiente video podemos observar la tremenda explosión y llama que produce la cantidad de 500gr de termita. La temperatura que alcanza más o menos es de 2300 grados centígrados.

media type="youtube" key="XOSJ8W8eAXA" width="560" height="315"

<span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">En el siguiente video han realizado la práctica con el aluminio en polvo y el óxido de hierro (III). Como reacción iniciadora utilizaron permanganto de potasio sólido con glicerina. media type="youtube" key="xBzCUKw-k9E" width="560" height="315" <span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">En esta práctica realizaron la obtención del cromo por el proceso de aluminotermia. media type="youtube" key="54S8fvTTwzc" width="560" height="315"

<span style="color: #db2f5f; font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 26px;">Valoración crítica: <span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">Esta práctica al realizarla ha resultado un poco frustante ya que no nos han salido todas las reacciones a la primera, y algunas no nos han salido. Por ello tratamos de buscar soluciones o explicaciones a los errores cometidos que como ya dije seguramente se produjeron debido a la falta de homogeneidad y a la presencia de humedad. <span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">Como hemos podido observar en "contraste de resultados", según las cantidades que utilicemos de reactivos para realizar esta práctica, alcanzará mayor temperatura, una altura mayor de la llama y se producirá una explosión más violenta, si utilizamos mayores cantidades que si trabajamos con pequeñas cantidades.

<span style="color: #db2f5f; font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 26px;">Enlaces externos: [] [|http://es.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Portada[[http://es.thefreedictionary.com/aluminotermia|http:/]]] [|[[http://es.thefreedictionary.com/aluminotermia|es.thefreedictionary.com/aluminotermia]]]

<span style="font-family: 'Palatino Linotype','Book Antiqua',Palatino,serif; font-size: 120%;">Esta página ha sido creada por Victoria Maya.