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Aluminium

Aluminium
Image illustrative de l’article Aluminium
Morceau d'aluminium.
Magnésium ← Aluminium → Silicium
B
  Structure cristalline cubique à faces centrée
 
13		 Al
  
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
   
                                           
↑
Al
↓
Ga
Tableau complet • Tableau étendu
Position dans le tableau périodique
Symbole Al
Nom Aluminium
Numéro atomique 13
Groupe 13
Période 3e période
Bloc Bloc p
Famille d'éléments Métal pauvre
Configuration électronique [Ne] 3s2 3p1
Électrons par niveau d’énergie 2, 8, 3
Propriétés atomiques de l'élément
Masse atomique 26,981 538 6 ± 8 × 10−7 u
Rayon atomique (calc) 125 pm (118 pm)
Rayon de covalence 121 ± 4 pm[1]
Rayon de van der Waals 205 pm
État d’oxydation +3
Électronégativité (Pauling) 1,61
Oxyde amphotère
Énergies d’ionisation[2]
1re : 5,985 768 eV 2e : 18,828 55 eV
3e : 28,447 65 eV 4e : 119,992 eV
5e : 153,825 eV 6e : 190,49 eV
7e : 241,76 eV 8e : 284,66 eV
9e : 330,13 eV 10e : 398,75 eV
11e : 442,00 eV 12e : 2 085,98 eV
13e : 2 304,141 0 eV
Isotopes les plus stables
Iso AN Période MD Ed PD
MeV
26AlTraces717 000 ansβ+1,1726Mg
27Al100 %stable avec 14 neutrons
Propriétés physiques du corps simple
État ordinaire solide
Masse volumique 2,698 9 g·cm-3[3]
Système cristallin Cubique à faces centrées
Dureté (Mohs) 1,5
Couleur blanc lustre métallique
Point de fusion 660,323 °C (congélation)[4]
Point d’ébullition 2 519 °C[3]
Énergie de fusion 10,79 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation 294 kJ·mol-1 (1 atm, 2 519 °C)[3]
Volume molaire 10,00×10-6 m3·mol-1
Pression de vapeur 2,42×10-6 Pa
Vitesse du son 6 400 m·s-1 à 20 °C
Chaleur massique 897 J·K-1·kg-1 (solide, à 298 K)[5]
Conductivité électrique 37,7×106 S·m-1
Conductivité thermique 237 W·m-1·K-1
Solubilité sol. dans NaOH, KOH ou Na2CO3 aqueux[6],

HCl (catalysée par CuCl2, HgCl2 ou une goutte de Hg),
HCl + H2O2,
H2SO4 dilué (catalysée par les ions Hg (II))[7]

Divers
No CAS 7429-90-5[8]
No ECHA 100.028.248
No CE 231-072-3
No E E173
Précautions
SGH[9],[10]
Pyrophorique :
SGH02 : Inflammable
Danger
H250, H261, P210, P222, P280, P231+P232, P335+P334 et P422

Stabilisé :
SGH02 : Inflammable
Attention
H228, H261, P210, P370+P378 et P402+P404
SIMDUT[11]
B6 : Matière réactive inflammable
B6,
Transport[9],[10]
Pyrophorique :
   1396   

Stabilisé :
   1309   
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.
modifier 

L'aluminium est l'élément chimique de numéro atomique 13, de symbole Al. Il appartient au groupe 13 du tableau périodique ainsi qu'à la famille des métaux pauvres.

Le corps simple aluminium est un métal malléable, argenté, peu altérable à l'air[note 1] et peu dense. C'est le métal le plus abondant de l'écorce terrestre et le troisième élément le plus abondant après l'oxygène et le silicium ; il représente en moyenne 8 % de la masse des matériaux de la surface solide de la planète. Il est, en règle générale, trop réactif pour exister à l'état natif dans le milieu naturel[note 2] : on le trouve combiné à plus de 270 minéraux différents. Son minerai principal est la bauxite : il y est présent sous forme d’oxyde hydraté dont on extrait l’alumine. Il peut aussi être extrait de la néphéline, de la leucite, de la sillimanite, de l'andalousite et de la muscovite.

Le métal mis à nu s'auto-passive immédiatement par oxydation, même en condition défavorable : une couche d'alumine Al2O3 imperméable épaisse de quelques nanomètres le protège de la corrosion (les conditions favorables sont essentiellement : environnement peu chaud, peu humide, peu pollué, peu salé ; alliage de qualité adaptée). L'oxydabilité de l'aluminium doit être techniquement contrôlée par une série de processus industriels dont les deux principaux sont l'oxydation rapide amplifiée forcée anodique électrolytique et le colmatage rapide par hydratation à chaud.

Sa légèreté, sa résistance à la corrosion, sa mise en forme variée et sa coloration durable en font un matériau important et très utilisé dans l'industrie et l'artisanat, malgré la technicité de sa mise en œuvre, sous forme pure ou alliée, notamment dans l'aéronautique, les transports et la construction. Sa nature réactive en fait également un catalyseur et un additif dans l'industrie chimique ; il est ainsi utilisé pour accroître la puissance explosive du nitrate d'ammonium.

En 2010, 211 millions de tonnes de bauxite ont été extraites dans le monde[13], l'Australie en assurant 33,2 % devant la Chine (19,0 %), le Brésil (15,2 %), l'Inde (8,5 %) et la Guinée (8,2 %). La Guinée détient à elle seule plus du quart des réserves mondiales connues de bauxite, estimées fin 2010 à 28 milliards de tonnes. La production mondiale d'aluminium métallique s'est élevée à 41,4 millions de tonnes en 2010[14], dont la Chine a réalisé 40,6 % avec 16,8 millions de tonnes, loin devant la Russie (9,3 %) et le Canada (7,1 %).

Enfin, l'aluminium n'est pas un oligo-élément, sa production nécessite énormément d'énergie, et c'est un contaminant croissant de l'environnement et de l'alimentation[15].

  1. ↑ (en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, « Covalent radii revisited », Dalton Transactions,‎ , p. 2832 - 2838 (DOI 10.1039/b801115j)
  2. ↑ (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, TF-CRC, , 87e éd. (ISBN 0849304873), p. 10-202
  3. ↑ a b et c (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, , 90e éd., 2804 p., Relié (ISBN 978-1-420-09084-0)
  4. ↑ Procès-verbaux du Comité international des poids et mesures, 78e session, 1989, p. T1-T21 (et p. T23-T42, version anglaise).
  5. ↑ a b et c (en) « Aluminum », sur NIST/WebBook, consulté le 28 juin 2010
  6. ↑ (en) Metals handbook, vol. 10 : Materials characterization, ASM International, , 1310 p. (ISBN 0-87170-007-7), p. 346
  7. ↑ (en) Thomas R. Dulski, A manual for the chemical analysis of metals, vol. 25, ASTM International, , 251 p. (ISBN 0803120664, lire en ligne), p. 71
  8. ↑ Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
  9. ↑ a et b Entrée « Aluminium powder (pyrophoric) » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 27 août 2018 (JavaScript nécessaire)
  10. ↑ a et b Entrée « Aluminium powder (stabilised) » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 27 août 2018 (JavaScript nécessaire)
  11. ↑ « Aluminium (poudre) » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
  12. ↑ (en) Zhong Chen, Chi-Yue Huang, Meixun Zhao, Wen Yan, Chih-Wei Chien, Muhong Chen, Huaping Yang, Hideaki Machiyama et Saulwood Lin, « Characteristics and possible origin of native aluminum in cold seep sediments from the northeastern South China Sea », Journal of Asian Earth Sciences,‎ (ISSN 1367-9120, DOI 10.1016/j.jseaes.2010.06.006).
  13. ↑ (en) Bauxite and alumina, USGS Minerals, 2011.
  14. ↑ (en) USGS Minerals – 2011 « Aluminum. ».
  15. ↑ Tietz T, Lenzner A, Kolbaum A.E, Zellmer S, Riebeling C, Gürtler R, … et Merkel, S (2019), Aggregated aluminium exposure: risk assessment for the general population, Archives of Toxicology, 1-19, lire en ligne.


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