Aluminium

Elément ALUMINIUM

Al (Z = 13)

 

3° élément le plus abondant de la planète Terre 

 

 

Structure électronique, configuration de l'état fondamental.

La configuration électronique de l'état fondamental est (1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)1.

 

Place dans la classification périodique

 L’aluminium appartient au bloc des éléments p, colonne 13 (ns2, np1) et à la 3ème période.

 

Abondance dans la nature

L’aluminium constitue 7,57% (en masse) de la croute terrestre. C’est le troisième élément le plus abondant de la croûte terrestre après l’oxygène et le silicium. L’aluminium étant très réducteur, se trouve à l’état naturel sous forme de différentes combinaisons avec l’oxygène.

Les minéraux principaux contenant de l’aluminium sont les alumino-silicates :

-       les argiles de formule générale [[(Si2O5)(Al2-xM2+x(OH)2][(Si2O5)]]x-,xC+,nH2O (M2+ correspond à un cation divalent et C+ à un cation monovalent) ;

-       les micas, dont par exemple le mica muscovite de formule K[Al2(OH)2][AlSi3O10],

-       les feldspaths, mélange de trois constituants élémentaires : l’albite Na[AlSi3O8], l’anorthite Ca[Al2Si2O8] et l’orthoclase K[AlSi3O8],

L’aluminium est obtenu à partir de gisements d’hydroxydes d’aluminium plus ou moins hydratés : les bauxites.

 

Principaux composés

Les alkylaluminium AlR3 ont valu conjointement le prix Nobel de Chimie (1963) à K. Ziegler et G. Natta, pour leurs découvertes dans la chimie et la technologie des hauts polymères.

Le procédé Ziegler-Natta consiste en une alkylation en chaîne d'alcène par les alkyls aluminium, la configuration du produit obtenu est "isotactique" dans le cas du propène. Le catalyseur était constitué d'un mélange de (CH3-CH2)3Al et TiCl4.

Les hydrures d'aluminium, le plus connu est sans conteste le tétrahydruroaluminate de lithium (LiAlH4). Il permet de réduire le groupe carbonyle en alcool mais aussi, la réduction des dérivés d'acide carboxylique en alcool ou en amine. L'emploi de LiAlH4 est restreint car son utilisation est quelque peu délicate (réactivité explosive en présence de H2O).

L’alumine Al2O3 qui présente plusieurs variétés polymorphiques dont une rhomboédrique de type corindon. Le saphir (bleu) et le rubis (rouge) sont des corindons contenant des impuretés : l’ion Cr3+ pour le rubis et les ions Fe2+ et Ti4+ pour le saphir.

Les alumines peuvent être utilisées comme adsorbant, support de catalyseur, matériau réfractaire…

Les aluminates, par exemple l’aluminate tricalcique Ca3Al2O6 est l’un des composants principaux du ciment Portland.

Les halogénures d’aluminium, le plus connu est certainement AlCl3. C'est le "moteur" des réactions de Friedel et Crafts. De part sa structure électronique, AlCl3 anhydre est un acide de Lewis.

Le sulfate d’aluminium Al2(SO4)3, est très utilisé dans le traitement des eaux comme coagulant et pour précipiter les phosphates sous forme de phosphate d’aluminium.

 

Propriétés chimiques (en deux phrases)

Ce métal réducteur s’oxyde rapidement en alumine Al2O3, qui forme une couche protectrice, imperméable. L'aluminium est dit passivé.

C'est un réducteur puissant par voie sèche : aluminothermie.

De nombreux alliages sont élaborés, qui sont très utilisés en aéronautique, mais aussi dans les ustensiles de cuisine.

En chimie organique, plusieurs composés de l'aluminium interviennent soit en tant que réducteur soit en tant que catalyseur.  

  

Principaux états d'oxydation

O, I et III sont les nombres d’oxydation possibles. L’état III est le plus important.

 

Principales propriétés physicochimiques

Les données sur les énergies d'ionisation, l'électronégativité, la nature des liaisons figurent dans les adresses données dans la sitographie.

 

Propriétés atomiques et isotopes

L’aluminium comporte un seul isotope : 27 Al.

 

Importance industrielle et économique

L’aluminium est produit industriellement à partir de l’électrolyse de l’alumine en milieu fondu. Plus de 30% de la production d’aluminium est obtenu par recyclage des déchets d’aluminium ou d’alliages à base d’aluminium.

 Pour en savoir plus : http://www.societechimiquedefrance.fr/extras/Donnees/acc.htm.

 

 

Toxicité-importance biologique

Après des alertes médiatiques sur sa toxicité, en particulier un rôle éventuel dans la maladie d’Alhzeimer, un comité international et deux rapports de l’AFSSA et de l’INVS ont montré l’inanité de ces informations et l’absence de risques alimentaires.

 

Histoire, Date de la mise en évidence :

L’existence de l’élément a été pressentie au XVIII° siècle par Humphrey Davy (1808), mais il ne put l’isoler par électrolyse.

En 1825 Hans Christian Oersted fut le premier à obtenir le corps simple très impur, puis en 1827 Friedrich Wöhler le synthétisa plus pur.

 

Origine du nom et du symbole :

Le nom provient du latin alumen (sel amer) qui caractérise l’alun (sulfate double d’aluminium et de potassium) dont les cristaux naturels étaient connus des Grecs et des Romains.

 

L’aluminium en un clin d'œil :

Table : Informations essentielles sur l'élément aluminium.

 

     Nom : Aluminium

     Symbole : Al

     Numéro atomique : 13

     Masse atomique : 26,98

     Etat à 298 K de l’aluminium : solide

     Couleur : gris

     dans la classification périodique

     Groupe : 13

     Période : 3

     Bloc : bloc des éléments p

     Classification : métallique

 

 

Références :

Données sur les principaux produits chimiques, métaux et matériaux, Auteurs : J-L Vignes, G. André, F. Kapala

http://www.societechimiquedefrance.fr/extras/Donnees/acc.htm.

Chimie des groupes principaux par Jacques Angenault,

Éditeur : Vuibert - 2007 - 592 pages - ISSN/ISBN : 978.2.7117.7174.5.

Voir le produit du jour sur le site de la société chimique de France

http://www.societechimiquedefrance.fr/produit-du-jour/aluminium.html

 

en savoir davantage :

Sitographie

Bibliographie

Curiosités

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- Zéolithes : SCF info 2012 n°1

- Céramiques dentaires : SCF info 2012 n°2

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