Aluminium

Définition

L'aluminium (Al, élément chimique de numéro atomique 13) est un métal blanc argenté qui est solide et léger, non magnétique et ductile. Il est utilisé pour fabriquer de nombreux produits (équipements de cuisine, pièces d'aéronefs, etc.). Il est le troisième élément chimique le plus répandu sur notre planète après l'oxygène et le silicium.

L'aluminium avec ses propriétés chimiques :

Alors que l'aluminium est quotidiennement utilisé, il y a pourtant à peine 200 ans qu'il est connu, découvert par le physicien et chimiste britannique Sir Humphry Davy. C'est Davy qui a prouvé l'existence de l'aluminium, le métal présent dans l'alumine, et lui a donné son nom. L'électrolyse est le processus utilisé pour produire de l'aluminium aujourd'hui.

Explications

Un fait surprenant à propos de l'aluminium est qu'il s'agit du métal (sous forme d'alumine) le plus répandu sur Terre, représentant plus de 8 % de la masse du noyau terrestre. En même temps, parce qu'il se lie facilement avec d'autres éléments, l'aluminium pur n'existe pas dans la nature. C'est la raison pour laquelle les gens l'ont appris relativement récemment.

Officiellement, l'aluminium a été produit pour la première fois en 1824 et il a fallu encore cinquante ans pour apprendre à le produire à l'échelle industrielle. Ce n'est qu'au début du 20^ème siècle que ce métal est devenu facilement disponible.

Une fois que la technologie a percé le secret de la production d'alliages d'aluminium à grande échelle, il n'a pas fallu longtemps pour qu'elle commence à transformer toutes sortes d'industries. De l'aviation à la médecine, et tout le reste, les propriétés étonnantes de l'aluminium en font l'un des matériaux les plus importants utilisés aujourd'hui.

✅ L'aluminium est très abondant et est utilisé sous forme pure pour de nombreuses choses différentes, comme le papier d'aluminium de cuisine, les miroirs, les pièces de monnaie et les composants industriels. Il est léger, doux et malléable, ce qui en fait un matériau idéal pour travailler. À des températures très élevées, il peut brûler et émettre beaucoup d'énergie. Ainsi, la production d'aluminium à partir de ses composés dans les minéraux terrestres comme la bauxite nécessite beaucoup d'énergie, bien plus que le recyclage de l'aluminium usagé. Ce dernier est plus écologique et aussi moins cher.

La forme d'aluminium la plus courante dans la nature est le sulfate d'aluminium. Ce sont des minéraux qui associent deux acides sulfuriques : l'un à base d'un métal alcalin (lithium, sodium, potassium, rubidium ou césium) et l'autre à base d'un métal du troisième groupe du tableau périodique, principalement l'aluminium.

Les sulfates d'aluminium sont utilisés à ce jour pour nettoyer l'eau, pour la cuisine, en médecine, en cosmétologie, dans l'industrie chimique et dans d'autres secteurs. Soit dit en passant, l'aluminium tire son nom des sulfates d'aluminium qui en latin s'appelaient alumen.

Propriétés

L'apparence de l'aluminium peut varier en fonction de sa finition de surface. Une surface en aluminium poli peut refléter environ 92 % de la lumière visible. Il est également utile pour réfléchir le rayonnement infrarouge moyen et lointain.

La plupart des qualités commerciales d'aluminium ont une densité de 2,7 kg/m³. Comparé à l'acier, c'est environ un tiers de la densité. En effet, un noyau en aluminium est beaucoup plus léger sans être sensiblement plus petit. En pratique, les seuls métaux plus légers que l'aluminium appartiennent aux groupes 1 et 2, qui sont pour la plupart beaucoup trop réactifs pour une utilisation structurelle. Les seules exceptions sont le béryllium et le magnésium.

L'Institut international de l'aluminium (IAI) estime qu'il y a actuellement 400 millions de tonnes d'aluminium utilisées dans les infrastructures et les transports.

Alors que l'aluminium pur n'a pas la durabilité nécessaire dans certains domaines de haute performance, lorsqu'il est allié à d'autres éléments, il devient extrêmement résistant. Bien qu'il ne soit pas aussi solide que l'acier, étant un tiers du poids, l'aluminium peut être utilisé dans toutes sortes d'applications où le poids est une préoccupation critique. Comme avantage supplémentaire, la résistance à la traction de l'aluminium augmente à mesure que les températures diminuent sans aucune perte de ténacité, tandis que l'acier devient plus fragile dans des conditions similaires.

L'aluminium est un métal très polyvalent, ce qui signifie qu'il peut être adapté à toutes sortes d'applications. Cela commence par l'excellente formabilité de l'aluminium. En raison de sa ductilité, l'aluminium peut être fabriqué de différentes manières, tandis que sa résistance à la traction et sa durabilité lui permettent de conserver sa résilience naturelle.

Un autre attribut positif de l'aluminium est son excellente conductivité thermique. Il est fréquemment utilisé comme dissipateur thermique pour une variété d'appareils tels que les lumières LED, les ordinateurs, les téléphones portables et les produits électriques. L'aluminium se compare également favorablement au cuivre en termes de conductivité électrique. Bien qu'il ne soit pas aussi conducteur que le cuivre, comme il pèse 1/3 du poids du cuivre, seulement la moitié du poids du fil d'aluminium est nécessaire pour conduire la même quantité d'électricité, ce qui en fait une option éprouvée pour les lignes de transmission.

D'autres avantages incluent la réflectivité de l'aluminium (comme mentionné précédemment) et son aspect esthétique, ce qui le rend adapté aux solutions architecturales et d'ingénierie. L'aluminium est également facilement recyclable, non toxique et présente de nombreux autres avantages en termes de durabilité. Il est à la fois inodore et imperméable, et offre d'excellentes propriétés hygiéniques, ce qui explique pourquoi il est si important pour les industries de l'alimentation et des boissons, des dispositifs médicaux et des produits chimiques.

Alliages d'alu et résistance à la corrosion

La réactivité de l'aluminium peut sembler à première vue un obstacle difficile à surmonter, mais c'est la principale raison pour laquelle l'aluminium est si résistant à la corrosion. Lorsqu'il est exposé à l'oxygène, l'aluminium produit naturellement ce qu'on appelle une couche de passivation. Il s'agit d'une fine couche superficielle d'oxyde d'aluminium, une forme d'oxydation et le même processus qui conduit à la rouille du fer.

Cependant, dans l'aluminium, cette couche d'oxyde d'aluminium protège le métal d'une corrosion supplémentaire. En fait, si le métal est rayé ou autrement endommagé, il se réparera rapidement par passivation.

Il convient de noter que certains alliages d'aluminium ne forment pas facilement une couche d'oxyde, ce qui les rend plus sensibles à la corrosion. Heureusement, il existe des méthodes pour améliorer l'oxydation, telles que l'anodisation, le revêtement de conversion au chromate ou le rinçage du métal avec une solution d'acide nitrique, de peroxyde et d'eau déminéralisée.

D'autre part, plusieurs alliages ont été développés pour améliorer la résistance naturelle de l'aluminium à la corrosion, ce qui le rend adapté aux environnements extrêmes, tels que l'eau de mer ou la présence de produits chimiques toxiques.

Feuille d'alu

La feuille d'aluminium est une couche très fine d'aluminium utilisée pour recouvrir ou emballer les aliments. Par exemple, la plupart des canettes de boisson sont recouvertes d'aluminium en pellicule mince.

Très souple, l'aluminium permet de fabriquer des feuilles de seulement 4 microns d'épaisseur, ainsi que des fils extra-fins. La feuille extra-fine qui peut être fabriquée à partir d'aluminium est trois fois plus fine qu'un cheveu humain. De plus, l'aluminium est plus rentable que d'autres métaux et matériaux. Si tous les fils de cuivre étaient remplacés par du fil d'aluminium-zirconium dans une voiture, le poids du véhicule serait de 12 kg en moins.

Corindon

Des pierres précieuses telles que le rubis, le saphir, l'aigue-marine et l'émeraude sont également des minéraux d'aluminium. Les deux premiers sont du corindon, c'est-à-dire de l'oxyde d'aluminium (Al₂O₃) sous forme cristalline. Il est naturellement transparent et en termes de résistance, il est juste derrière les diamants. Le saphir est utilisé dans le verre pare-balles, les fenêtres d'avion, les écrans de smartphone résistants aux rayures. Entre-temps, l'un des minéraux de corindon les moins précieux, l'émeri, est utilisé comme abrasif, par exemple dans la toile de sable.

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