Un metal de interés tecnológico: el aluminio

Autores: Silvia Cerdeira, Helena Ceretti y Eduardo Reciulschi. Responsable disciplinar: Silvia Blaustein. Área disciplinar: Química. Temática: Aplicaciones de materiales de interés tecnológico: aluminio. Nivel: Secundario, ciclo básico. Secuencia didáctica elaborada por Educ.ar.

Propósitos generales

• Promover el uso de los equipos portátiles en el proceso de enseñanza y aprendizaje.
• Promover el trabajo en red y colaborativo, la discusión y el intercambio entre pares, la realización en conjunto de la propuesta, la autonomía de los alumnos y el rol del docente como orientador y facilitador del trabajo.
• Estimular la búsqueda y selección crítica de información proveniente de diferentes soportes, la evaluación y validación, el procesamiento, la jerarquización, la crítica y la interpretación.

Introducción a las actividades

Actualmente, el aluminio, el hierro, el cobre y el zinc son los cuatro metales más empleados. Las posibilidades de aplicación de un material dependen, entre otros, de factores económicos, ambientales, tecnológicos y, desde luego, de sus propiedades físicas y químicas. Así, por ejemplo, comparado con el hierro, el aluminio es un metal menos denso, «más liviano» y más resistente a la corrosión. Esto se manifiesta, por ejemplo, en la aplicación del aluminio en la aeronavegación.

El aluminio posee otras propiedades interesantes: su bajo punto de fusión facilita el proceso de fundido y posterior solidificación, y también forma aleaciones estables con otros metales como el zinc (zincalum).

El aluminio obtenido industrialmente a partir de la bauxita por el proceso Bayer y Hall-Heroult puede procesarse para obtener una amplia gama de productos. La empresa Aluar, ubicada en Puerto Madryn, produce el metal. Una visita al catálogo de esta empresa ilustra la diversidad de productos de aluminio puro o en aleaciones disponibles comercialmente. Entre sus múltiples aplicaciones, se pueden mencionar: transporte y distribución de energía eléctrica (cables, torres de alta tensión), envases de alimentos y medicamentos, industria aeronáutica, material de construcción (carpintería metálica), tuberías para sistemas de riego, calefacción, refrigeración, etcétera.

Objetivos de las actividades

Que los alumnos:

• reconozcan y relacionen propiedades fisicoquímicas de los materiales con sus aplicaciones;
• busquen, seleccionen y organicen información sobre usos del aluminio.


Actividad 1. ¿Cómo determinar la densidad de un material?

Las aplicaciones de los materiales están relacionadas con sus propiedades. La densidad de un material –la relación entre su masa y su volumen (δ=m/V)– es una propiedad física relevante para determinar su uso. ¿Cómo medir experimentalmente la densidad de un material?


Materiales

    • Pieza de metal de 1 cm de lado aproximadamente (cobre, aluminio, zinc, hierro).
    • Objetos pequeños de metal (cobre, aluminio, zinc, hierro) que puedan ser introducidos
        en una probeta de 100 ml.
    • Una regla.
    • Una probeta graduada de 100 ml.
    • Agua.
    • Una balanza de precisión (± 0,1 g).

Procedimiento

Parte A. Piezas geométricas

1. Pesen el trozo de metal y registren su masa.
2. Midan con la regla las dimensiones de la lámina de metal (ancho, largo, espesor) y registren los valores. Calculen el volumen de la pieza metálica.
3. Obtengan la densidad del material haciendo el cociente de la masa sobre el volumen.


Parte B. Piezas no geométricas

1. Pesen el trozo de metal y registren su masa.
2. Viertan una cantidad de agua en la probeta inferior a la capacidad máxima (alrededor de 75 ml). Registren el volumen (volumen inicial).
3. Sumerjan suavemente en la probeta la pieza metálica evitando salpicaduras. Registren el volumen (volumen final).
4. Calculen el volumen de la pieza metálica por diferencia entre el volumen final medido y el volumen inicial.
5. Obtengan la densidad del material haciendo el cociente de la masa sobre el volumen.


a) Busquen la densidad de los materiales empleados, pueden ver las sustancias puras en Webelements, por ejemplo.

b) Utilicen el programa Calc de sus equipos portátiles, para elaborar una tabla que contenga la siguiente información: material, masa (g), volumen (ml o cm3), densidad experimental (g/ml o g/cm3), densidad esperada.

Actividad 2. Aplicaciones del aluminio. ¿Qué usos tiene el aluminio?

De acuerdo con la información disponible en el Anuario estadístico 2013 CAIAMA los porcentajes del uso de aluminio por categorías son los siguientes: transporte, 18,6%; construcción civil, 19,6%; envases, 22,7%; industria eléctrica, 19,6%; otros, 20%.

Usen el programa Calc de sus equipos portátiles, para elaborar un gráfico de torta que represente la información acerca de los usos del aluminio.

Actividad 3. Aluminio, propiedades y aplicaciones

El aluminio es el protagonista principal de uno de los capítulos de la serie Materiales y materias primas, una coproducción del canal Encuentro y el Instituto Nacional de Educación Tecnológica (INET).

a) Miren el video «Aluminio» y releven información acerca de los usos del aluminio. Pueden hacer un listado de dichos usos.

b) Elaboren una presentación en la que se muestren los usos del aluminio y sus propiedades (densidad, temperatura de fusión, etcétera). Para hacerla pueden utilizar
los programas Impress o PowerPoint de sus equipos portátiles.

c) Relacionen los usos y las propiedades del aluminio, por ejemplo, expliquen por qué el aluminio es un material adecuado para fabricar el envase de una lata de gaseosa. ¿Podría emplearse hierro en lugar de aluminio?