ALUMINIUM

L'aluminium (nom commun et appellation privilégiée de l'IUPAC) est un élément chimique ; son symbole est Al et son numéro atomique est 13.
L'aluminium a une densité inférieure à celle des autres métaux courants, environ un tiers de celle de l'acier.
L'aluminium possède une forte affinité pour l'oxygène, formant une couche protectrice d'oxyde à sa surface lorsqu'il est exposé à l'air.

Numéro CAS : 7429-90-5
Numéro CE (EINECS) : 231-072-3
Formule moléculaire : Al
Masse moléculaire : 26,98 g/mol

Synonymes :
Bronze d'aluminium ; paillettes d'aluminium ; aluminium-27 ; aluminium déshydraté ; poudre d'aluminium ; Caswell n° 028A ; CI 77000 ; poudre d'aluminium atomisée Emanay ; Metana ; aluminium Noral ; aluminium de qualité encre Noral ; Code pesticide EPA : 000111

L'aluminium ressemble visuellement à l'argent, tant par sa couleur que par son fort pouvoir réfléchissant.
L'aluminium est mou, non magnétique et ductile.
L'aluminium possède un isotope stable, le ²⁷Al, très abondant, ce qui en fait le 12^e élément le plus abondant de l'univers.
La radioactivité du ²⁶Al permet son utilisation en datation radiométrique.
Chimiquement, l'aluminium est un métal de post-transition. Dans le groupe du bore, comme c'est souvent le cas pour l'aluminium, ce dernier forme des composés principalement à l'état d'oxydation +3.
Le cation aluminium Al3+ est petit et fortement chargé ; de ce fait, il possède un pouvoir polarisant plus élevé et les liaisons qu'il forme ont un caractère plus covalent.
La forte affinité de l'aluminium pour l'oxygène explique la présence fréquente de ses oxydes dans la nature.

Sur Terre, l'aluminium se trouve principalement dans les roches de la croûte terrestre, où il est le troisième élément le plus abondant après l'oxygène et le silicium, plutôt que dans le manteau, et pratiquement jamais à l'état natif.
L'aluminium est obtenu industriellement par l'exploitation de la bauxite, une roche sédimentaire riche en minéraux d'aluminium.
La découverte de l'aluminium a été annoncée en 1825 par le physicien danois Hans Christian Ørsted.
La première production industrielle d'aluminium a été initiée par le chimiste français Henri Étienne Sainte-Claire Deville en 1856.
L'aluminium est devenu beaucoup plus accessible au grand public grâce au procédé Hall-Héroult, mis au point indépendamment par l'ingénieur français Paul Héroult. L'ingénieur américain Charles Martin Hall découvrit l'aluminium en 1886, et la production de masse de ce métal entraîna son utilisation intensive dans l'industrie et la vie quotidienne.
En 1954, l'aluminium devint le métal non ferreux le plus produit, dépassant le cuivre.
Au XXIe siècle, la majeure partie de l'aluminium était consommée dans les transports, l'ingénierie, la construction et l'emballage aux États-Unis, en Europe occidentale et au Japon.
Le poids atomique standard de l'aluminium est faible comparé à celui de nombreux autres métaux, ce qui lui confère la faible densité responsable de ses nombreuses applications.

Malgré sa présence abondante dans l'environnement, aucun être vivant connu ne métabolise les sels d'aluminium, mais l'aluminium est bien toléré par les plantes et les animaux.
En raison de l'abondance de ces sels, leur rôle biologique potentiel suscite un intérêt particulier et fait l'objet d'études en cours.
La poudre d'aluminium, communément appelée « poudre d'argent », désigne un pigment métallique argenté obtenu en ajoutant une petite quantité de lubrifiant à une feuille d'aluminium pur, en la broyant en une poudre granuleuse par tassage, puis en la polissant.
La poudre d'aluminium est Léger, il possède une flottabilité élevée, un fort pouvoir couvrant et d'excellentes propriétés de réflexion de la lumière et de la chaleur.
Après traitement, il peut également être transformé en poudre d'aluminium non flottante.
L'aluminium peut être utilisé pour l'identification des empreintes digitales et dans la fabrication de feux d'artifice.
L'aluminium est une catégorie importante de pigments métalliques en raison de ses nombreuses applications, de sa forte demande et de sa grande variété.
L'aluminium, numéro CAS 7429-90-5, est un métal léger, blanc argenté, reconnu pour son excellente résistance à la corrosion et son rapport résistance/poids élevé.

L'aluminium est le troisième élément le plus abondant de la croûte terrestre et est principalement extrait de la bauxite par le procédé Bayer.
L'aluminium se caractérise par sa malléabilité, sa ductilité et sa conductivité électrique et thermique, ce qui en fait un matériau polyvalent pour de nombreuses applications, notamment la construction, les transports et l'emballage.
L'aluminium possède un point de fusion relativement bas comparé à d'autres métaux, ce qui facilite sa transformation et son façonnage.
L'aluminium forme une couche d'oxyde protectrice au contact de l'air. L'aluminium présente une résistance accrue à la corrosion.
De plus, il est non toxique et recyclable, ce qui explique sa popularité dans les pratiques durables.
Ce métal peut également former divers alliages, ce qui améliore encore ses propriétés mécaniques et son adéquation à des applications spécifiques.
En définitive, la combinaison unique de propriétés de l'aluminium en fait un matériau essentiel dans l'industrie et la technologie modernes.

Utilisations
La production mondiale d'aluminium en 2016 s'élevait à 58,8 millions de tonnes.
La production d'aluminium a dépassé celle de tous les autres métaux, à l'exception du fer (1 231 millions de tonnes).
L'aluminium est presque toujours allié, ce qui améliore considérablement ses propriétés mécaniques, notamment après trempe.
Par exemple, les feuilles d'aluminium et les canettes de boisson courantes sont des alliages contenant de 92 % à 99 % d'aluminium.
Les principaux éléments d'alliage pour l'aluminium corroyé et coulé sont le cuivre, le zinc, le magnésium, le manganèse et le silicium (par exemple, le duralumin), auxquels s'ajoutent quelques pourcents d'autres métaux en poids.

Les principales utilisations de l'aluminium sont :
Transports (automobiles, avions, camions, wagons de chemin de fer, navires, vélos, engins spatiaux, etc.). L'aluminium est utilisé pour sa faible densité, sa durabilité et sa résistance à la corrosion ;
Emballage (boîtes de conserve, feuilles d'aluminium, cadres, etc.). L'aluminium est utilisé car il est non toxique (voir ci-dessous), non adsorbant et résistant aux éclats.
Bâtiment et construction (fenêtres, portes, bardages, câbles électriques, revêtements, toitures, etc.). L'acier étant moins cher, l'aluminium est privilégié lorsque la légèreté, la résistance à la corrosion ou les propriétés techniques sont essentielles.
Applications liées à l'électricité (alliages conducteurs, moteurs et générateurs, transformateurs, condensateurs, etc.). L'aluminium est utilisé car il est relativement bon marché, hautement conducteur, possède une résistance mécanique adéquate, une faible densité et résiste à la corrosion.

On le retrouve dans une large gamme d'articles ménagers, des ustensiles de cuisine aux meubles.
Sa faible densité, son esthétique, sa facilité de mise en œuvre et sa durabilité sont les principaux atouts de l'aluminium.
L'aluminium est le matériau de prédilection pour les ustensiles de cuisine, les casseroles, la vaisselle et les plats car il chauffe et refroidit rapidement, et son prix est avantageux.
C'est pourquoi il est utilisé aussi bien dans la restauration rapide que dans les cuisines domestiques. Machines et équipements (équipements de traitement, tuyauterie, outils, profilés à rainure en T).
L'aluminium est utilisé pour sa résistance à la corrosion, son absence de pyrophorie et sa résistance mécanique.
Principal substitut du cuivre, l'aluminium suscite un intérêt croissant pour ses applications dans les domaines traditionnels du cuivre, notamment lorsque les prix de ce dernier sont élevés, comme en 2011-2014 et 2021.
Dans l'industrie automobile, l'aluminium et le cuivre sont en concurrence, mais dans d'autres secteurs, comme la construction et les câbles souterrains et sous-marins, l'aluminium peine à rivaliser avec le cuivre.

Propriétés
L'aluminium est un excellent conducteur d'électricité et de chaleur.
L'aluminium est léger et résistant.
Il peut être martelé en feuilles (malléable) ou étiré en fils (ductile).
Métal très réactif, l'aluminium est néanmoins résistant à la corrosion.
Une couche d'aluminium neuve réfléchit bien la lumière visible et est un excellent réflecteur des rayonnements infrarouges moyens et lointains.
L'aluminium se protège de la corrosion grâce à la formation d'une fine couche d'oxyde d'aluminium à sa surface. Cette couche protège le métal en empêchant l'oxygène de l'atteindre.
La corrosion ne peut se produire sans oxygène.
Grâce à cette fine couche, la réactivité de l'aluminium est imperceptible.
Sous forme de poudre, l'aluminium brûle à haute température.
Il est notamment utilisé dans les feux d'artifice et comme carburant pour fusées.

Composés
La grande majorité (environ 90 %) de l'oxyde d'aluminium est convertie en aluminium métallique.
Matériau très dur (dureté Mohs 9), l'alumine est largement utilisée comme abrasif. L'aluminium, quant à lui, est chimiquement inerte et donc utile dans des environnements très réactifs, comme les lampes à sodium haute pression.
L'oxyde d'aluminium est couramment utilisé comme catalyseur dans les procédés industriels, par exemple le procédé Claus pour la conversion du sulfure d'hydrogène en soufre dans les raffineries et pour l'alkylation des amines.
De nombreux catalyseurs industriels sont supportés par de l'alumine, ce qui signifie que le catalyseur, matériau coûteux, est dispersé sur une surface d'alumine inerte.
Une autre utilisation importante est celle d'agent desséchant ou absorbant.
Plusieurs sulfates d'aluminium ont des applications industrielles et commerciales. Le sulfate d'aluminium (sous sa forme hydratée) est produit chaque année à raison de plusieurs millions de tonnes métriques.

Environ deux tiers de l'aluminium sont consommés pour le traitement de l'eau.
La fabrication du papier constitue la deuxième application majeure.
L'aluminium est également utilisé comme mordant en teinture, pour le saumurage des graines, la désodorisation des huiles minérales, le tannage du cuir et la production d'autres composés d'aluminium.
Deux types d'alun, l'alun d'ammonium et l'alun de potassium, étaient autrefois utilisés comme mordants et pour le tannage du cuir, mais leur utilisation a considérablement diminué depuis l'apparition du sulfate d'aluminium de haute pureté.
Le chlorure d'aluminium anhydre est utilisé comme catalyseur dans les industries chimiques et pétrochimiques, l'industrie de la teinture et pour la synthèse de divers composés inorganiques et organiques.
Les hydroxychlorures d'aluminium sont utilisés pour la purification de l'eau, dans l'industrie papetière et comme antitranspirants.
L'aluminate de sodium est utilisé pour le traitement de l'eau et comme accélérateur de prise du ciment.

De nombreux composés d'aluminium ont des applications spécifiques ; par exemple :
L'acétate d'aluminium en solution est utilisé comme astringent. Le phosphate d'aluminium est utilisé dans la fabrication du verre, de la céramique, de la pâte à papier, des cosmétiques, des peintures, des vernis et du ciment dentaire.
L'hydroxyde d'aluminium est utilisé comme antiacide et mordant ; il sert également à la purification de l'eau, à la fabrication du verre et de la céramique, et à l'imperméabilisation des textiles.
L'hydrure de lithium et d'aluminium est un puissant réducteur utilisé en chimie organique.
Les organoaluminiums sont utilisés comme acides de Lewis et cocatalyseurs.
Le méthylaluminoxane est un cocatalyseur de la polymérisation des oléfines de Ziegler-Natta, permettant la production de polymères vinyliques tels que le polyéthylène.
Les ions aluminium en solution aqueuse (comme le sulfate d'aluminium) sont utilisés pour traiter les poissons contre les parasites tels que Gyrodactylus salaris.
Dans de nombreux vaccins, certains sels d'aluminium servent d'adjuvant immunitaire (stimulant la réponse immunitaire) afin de permettre à la protéine vaccinale d'atteindre une efficacité suffisante en tant que stimulant immunitaire. Jusqu'en 2004, la plupart des adjuvants utilisés dans les vaccins étaient à base d'aluminium.

Recyclage
La récupération du métal par le recyclage est devenue une tâche essentielle pour l'industrie de l'aluminium.
Le recyclage est resté une activité peu médiatisée jusqu'à la fin des années 1960, lorsque l'utilisation croissante des canettes de boisson en aluminium l'a mis en lumière.
Le recyclage consiste à fondre les déchets, un procédé qui ne nécessite que 5 % de l'énergie utilisée pour produire de l'aluminium à partir de minerai, bien qu'une part importante (jusqu'à 15 % de la matière première) soit perdue sous forme de scories (oxydes ressemblant à des cendres).
Un four de fusion d'aluminium à cheminée produit beaucoup moins de scories, avec des valeurs inférieures à 1 %.
Les scories blanches issues de la production primaire d'aluminium et des opérations de recyclage secondaire contiennent encore des quantités utiles d'aluminium qui peuvent être extraites industriellement.
Le procédé produit des billettes d'aluminium, ainsi qu'un déchet très complexe.
Ce déchet est difficile à gérer. L'aluminium réagit avec l'eau, libérant un mélange de gaz, dont l'acétylène, le sulfure d'hydrogène et d'importantes quantités d'ammoniac.
Malgré ces difficultés, ce déchet est utilisé comme charge dans l'asphalte et le béton.
Son potentiel pour la production d'hydrogène a également été étudié.

Toxicité
L'aluminium est classé comme non cancérogène par le Département de la Santé et des Services sociaux des États-Unis.
Une étude publiée en 1988 concluait à un faible risque d'exposition normale à l'aluminium pour les adultes en bonne santé. Une étude toxicologique multi-éléments de 2014 n'a pas mis en évidence d'effets néfastes de l'aluminium consommé à des doses n'excédant pas 40 mg/jour par kg de masse corporelle.
La majeure partie de l'aluminium ingéré est éliminée dans les selles, et une grande partie de celui qui passe dans le sang est excrétée dans l'urine. Cependant, l'aluminium absorbé ou administré par voie parentérale n'est pas entièrement éliminé par voie urinaire.