Aluminium 11710 31831510 2008-07-23T20:20:38Z Maloq 109432 Révocation des modifications de [[Special:Contributions/91.7.90.133|91.7.90.133]] (retour à la dernière version de [[User:DumZiBoT|DumZiBoT]]) {{Élément/Aluminium}} L’'''aluminium''' est un [[élément chimique]], de [[liste des éléments par symbole|symbole]] ''Al'' et de [[numéro atomique]] 13. C'est un élément important sur la planète Terre avec {{unité|1.5|%}} de la masse totale en élément Al. C'est un [[métal]] [[wikt:argenté|argenté]] et [[Malléabilité|malléable]]. Il est remarquable pour sa résistance à l'[[oxydation]] et sa faible [[densité]]. <br>En fait, il est très [[Oxydation|oxydable]] mais à l'[[air]], il se forme une couche de quelques [[micromètre]]s d'[[Alumine|oxyde d'aluminium (Al{{sub|2}}O{{sub|3}})]] imperméable qui protège le reste du métal et qui se reforme très rapidement. On parle alors d'une protection [[Cinétique chimique|cinétique]] (contrairement à la protection [[thermodynamique]] car il est très oxydable). Il est principalement extrait d'un minerai appelé [[bauxite]] où il est présent sous forme d'oxyde hydraté dont on extrait l'[[Alumine|alumine (Al{{sub|2}}O{{sub|3}})]]. Il pourrait également être extrait d'autres minéraux : [[néphéline]], [[leucite]], [[sillimanite]], [[andalousite]], [[muscovite]]. L'aluminium est employé dans beaucoup d'industries pour faire de nombreux produits différents et il est très important pour l'économie mondiale. La [[République populaire de Chine|Chine]] est un important pays producteur, devant l'Amérique du Nord (États-Unis et Canada). Les composants structuraux faits à partir d'aluminium sont essentiels à l'industrie [[aérospatiale]] et très importants dans d'autres secteurs du transport et de la construction où sa faible densité, sa longévité et sa résistance sont nécessaires. ==Histoire== [[Image:Al,13.jpg|left|thumb|Aluminium à l'état naturel]] [[Image:Eros-piccadilly-circus.jpg|right|thumb|Une des premières statues coulées en aluminium ([[1893]]), l'Ange de la charité chrétienne souvent appelé [[Éros|Eros]] trônant sur le [[Piccadilly Circus#Shaftesbury Memorial et Eros|Shaftesbury Memorial]] situé à [[Piccadilly Circus]], à [[Londres]]]] En [[1807]], [[Humphry Davy]], après avoir découvert que le [[sodium]] et le [[potassium]] entraient dans la composition de l'[[alun]], suppose qu'il s'y trouve aussi un autre [[métal]], qu'il baptise « aluminium » (en [[latin]], « alun » se dit « alumen »). [[Pierre Berthier]] découvre dans une mine près des [[Les Baux-de-Provence|Baux-de-Provence]] en [[1821]] un minerai contenant plus de {{unité|50|%}} d'oxyde d'aluminium. Ce minerai sera appelé [[bauxite]]. On attribue généralement la découverte et l'isolement de l'aluminium à [[Friedrich Wöhler]] en [[1827]]. Toutefois, deux ans plus tôt, le chimiste et physicien danois [[Hans Christian Ørsted]] avait réussi à produire une forme impure du métal. Wöhler fut le premier à mettre en évidence les propriétés chimiques et physiques de l'aluminium, dont la plus notable est la légèreté. Le chimiste français [[Henri Sainte-Claire Deville]] améliore en [[1846]] la méthode de Wöhler en réduisant le minerai par le [[sodium]]. Il publie ses recherches dans un livre en [[1856]]. Cette méthode est utilisée à travers toute l'Europe pour la fabrication de l'aluminium, mais elle reste extrêmement coûteuse. Le métal est d'ailleurs utilisé pour fabriquer des bijoux, dont la valeur sera évidemment réduite à néant quelques décennies plus tard. * [[1855]] : Les nouveaux métaux sont exposés à l'exposition universelle de Paris. * Le premier site industriel producteur d'aluminium au monde s'installe à [[Salindres]] dans le [[Gard (département)|Gard]], et commence son activité dès [[1860]]. * [[1876]] : [[William Frishmuth]] réalise la première coulée d'aluminium. En [[1884]], il réalise la coiffe du [[Washington Monument]] en ce métal. * [[1886]] : de manière indépendante, [[Paul Héroult]] et [[Charles Martin Hall]] découvrent une nouvelle méthode de production de l'aluminium en remarquant qu'il est possible de dissoudre l'[[alumine]] et de décomposer le mélange par [[électrolyse]] ([[Production de l'aluminium par électrolyse|procédé Héroult-Hall]]) pour donner le métal brut en fusion. Pour cette découverte, Hall obtient un brevet (400655) la même année. Ce procédé permet d'obtenir de l'aluminium de manière relativement économique. La méthode mise au point par Héroult et Hall est toujours utilisée aujourd'hui. * [[1887]] : [[Karl Josef Bayer]] décrit une méthode connue sous le nom de ''[[Extraction de l'alumine|procédé Bayer]]'' pour obtenir de l'alumine à partir de la bauxite. Cette découverte permet de faire entrer l'aluminium dans l'ère de la production de masse. * [[1888]] : les premières sociétés de production d'aluminium sont fondées en [[Suisse]], [[France]] et aux [[États-Unis]]. == Propriétés == === Propriétés physiques === L'aluminium est un métal mou, léger, mais résistant avec un aspect argent-gris mat, dû à une mince couche d'oxydation de 5 à 10&nbsp;[[Mètre#Description des sous-multiples|nm]] qui se forme rapidement quand on l'expose à l'air et qui empêche la corrosion de progresser dans des conditions normales d'exposition chimiques. Ce film appelé alumine se forme spontanément très rapidement quand l'aluminium est mis en contact avec un milieu oxydant comme l'[[dioxygène|oxygène]] de l'air. À la différence de la plupart des métaux, il est utilisable même s'il est oxydé en surface. On peut même dire que sans cette couche d'oxyde, il serait impropre à la plupart de ses applications. Il est possible d'augmenter artificiellement l'épaisseur de cette couche d'oxydation par [[anodisation]], ce qui permet d'augmenter la protection et de décorer les pièces en colorant la couche d'oxyde. Contrairement à l'aluminium qui est un très bon [[Conducteur (physique)|conducteur]], l'oxyde d'aluminium est un excellent [[isolant]]. L'aluminium a une [[densité]] (2,7) environ trois fois plus faible que celle de l'[[acier]] ou du [[cuivre]] ; il est malléable, [[ductilité|ductile]] et facilement usiné et moulé. Il possède une excellente résistance à la corrosion et une grande longévité. Il est également non magnétique et ne provoque pas d'étincelles. C'est le deuxième métal le plus malléable et le sixième le plus ductile. [[Image:Lingot_aluminium.jpg|thumb|right|[[Lingot]] d'aluminium]] [[Image:Raies_Aluminium.png|thumb|right|[[Raie spectrale|Raies d'émission]]]] === Propriétés chimiques === En solution, l'aluminium se trouve le plus généralement sous la forme d'[[ion]]s Al<sup>3+</sup>. Il s'oxyde lentement à froid et rapidement à chaud pour former l'[[alumine]] Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>. L'action des acides sur l'aluminium produit l'ion cité plus haut. La réaction de Al avec NaOH produit de l'aluminate de sodium NaAlO2 et du gaz dihydrogène H<sub>2</sub>, selon l'équation : <center><math>2Al + 2NaOH + 2H_2O \longrightarrow 2NaAlO_2 + 3H_2</math></center> Les hydroxydes d'aluminium s'obtiennent en général en précipitant une solution contenant des cations Al<sup>3+</sup> à l'aide d'une base. Cette méthode permet de former selon les conditions de [[Précipité|précipitation]] différentes [[phase cristallographique|phases cristallographiques]] tel que la [[bayerite]], la [[boehmite]], la [[gibbsite]]. L'aluminium est aussi utilisé en tant que réducteur fort, notamment en pyrotechnie. Par exemple pour l'[[Aluminothermie]], ou pour les feux d'artifices, où il joue un rôle similaire au magnésium, à moindre coût et avec une puissance plus grande. == Toxicologie == L'aluminium est reconnu pour ses effets néfastes à haute dose sur le [[système nerveux]] (il est cependant un oligo-élément essentiel, sa carence entraînant un retard intellectuel). Des personnes exposées à des taux élevés d'aluminium (suite à une ou plusieurs [[vaccination]]s<ref>[http://www.vaccination.inoz.com/ingredie.html Vaccine Ingredients]</ref>{{exp|,}}<ref>[http://www.canv.ch/dossiers/vaccination/vaccinations2_composition.htm CANV - Composition des vaccins]</ref> ou un traitement de [[dialyse]]) peuvent développer des complications au niveau du système nerveux central, comme l'[[encéphalopathie]], l'[[épilepsie]] et des troubles de [[Mémoire (psychologie)|mémoire]]. L'accumulation d'aluminium dans l'organisme peut aussi jouer un rôle dans d'autres maux comme le [[psoriasis]], les insuffisances hépatorénales chroniques, l’[[anémie]], l’[[ostéomalacie]] (os cassants ou mous), l’intolérance au [[glucose]] et les [[arrêt cardiaque|arrêts cardiaques]] chez les humains. Les cellules du cerveau des patients atteints d’[[Maladie d'Alzheimer|Alzheimer]] contiennent de 10 à 30 fois plus d’aluminium que la normale<ref>HARRINGTON CR et col. « Alzheimer’s disease-like changes. » Lancet 1994-343-993, 7</ref>. A noter aussi l'étude poussée réalisées par l'Institut de la Veille sanitaire en 2003, mais montrant le manque de données suffisantes pour confirmer ou infirmer les conséquences de l'aluminium sur la santé. Les études ont portées surtout sur la qualité des eaux utilisées pour la boisson, mais pas sur les effets des emballages en aluminium ! <ref> IVS, 2003, Aluminium - Quels risques pour la santé ? [http://www.invs.sante.fr/publications/2003/aluminium_2003/rapport_alu.pdf]</ref> On peut trouver de l'aluminium dans les [[aliment]]s, l'[[eau]], les déodorants, les [[vaccination|vaccins]] et les [[médicament]]s. Les ustensiles de cuisine et le papier d'aluminium peuvent également en libérer (en quantité généralement négligeable) dans les aliments. C'est pourquoi son utilisation dans la fabrication de conduites d'eau est prohibée dans plusieurs pays. == Alliages remarquables et utilisations== En tonnage et en valeur, l'aluminium est le métal le plus utilisé après le [[fer]], grâce à sa légèreté et sa bonne conductivité électrique et thermique. L'aluminium pur est mou et fragile, mais avec des petites quantités de [[cuivre]], [[magnésium]], [[manganèse]], [[silicium]] et d'autres éléments, il peut former des [[alliage]]s aux propriétés variées. Parmi les secteurs utilisant l'aluminium, on peut citer : * les transports ([[automobile]]s, [[avion]]s, [[camion]]s, [[train]]s, [[bateau]]x, etc.) ; * l'[[emballage]] (boîtes de conserve, papier aluminium, canettes, barquettes, [[aérosol]]s, etc.) et notamment les emballages alimentaires ; * la construction ([[fenêtre]]s, [[Porte (architecture)|porte]]s, [[Gouttière (architecture)|gouttière]]s, etc.) ; * les biens de consommation (appareils, ustensiles de cuisine etc.) ; * les fils électriques (la conductivité de l'aluminium ne représente que {{unité|60|%}} de celle du [[cuivre]], mais l'aluminium est plus léger et moins cher) ; * de l'aluminium très pur (99,980 à 99,999&nbsp;%) est employé en [[électronique]] et pour les [[Disque compact|CD]]. En [[géomorphologie]] et [[paléosismologie]], l'isotope {{exp|26}}Al, créé par les rayons cosmiques, est utilisé pour la [[datation par isotopes cosmogéniques]] de surfaces ou la détermination de taux d'[[érosion]]. == Gisements == [[Image:Bauxite_hérault.JPG|thumb|right|[[Bauxite]] ([[Hérault (département)|Hérault]]) ]] [[Image:Aluminium_-_world_production_trend.svg|thumb|Production mondiale d'aluminium]] L'aluminium est un élément abondant dans la [[croûte terrestre]] mais il se trouve rarement sous sa forme pure<ref>[http://webmineral.com/specimens/AluminumSmall.jpg Photo d'un fragment naturel de roche contenant de l'aluminium]</ref>. C'est le troisième élément le plus abondant dans la croûte terrestre ( {{unité|8|%}} de la masse) après l'[[oxygène]] et le [[silicium]]. L'aluminium est très difficile à extraire des roches qui le contiennent et a donc été longtemps très rare et précieux. Le principal [[minerai]] d'aluminium est la [[bauxite]]. == Production == {{Article_détaillé|Extraction de l'alumine|Production de l'aluminium par électrolyse|Liste de producteurs d'aluminium}} La [[bauxite]] contient de l'[[alumine]] (Al{{sub|2}}O{{sub|3}}), qu'il faut d'abord extraire. Pour cela la bauxite doit être traitée par une solution de [[soude]]. On obtient un précipité de Al(OH){{sub|3}} qui donne de l'alumine par chauffage. L'aluminium est extrait par [[électrolyse]]: l'alumine est introduite dans des cuves d'électrolyse avec des additifs comme la [[cryolithe]] (Na{{sub|3}}AlF{{sub|6}}), le fluorure de calcium (CaF{{sub|2}}), le fluorure de lithium et d'aluminium (Li{{sub|3}}AlF{{sub|6}}) et le fluorure d'aluminium (AlF{{sub|3}}) afin d'abaisser le point de fusion de {{formatnum:2040}}°C à {{unité|960|°C}}. La production d'une tonne d'aluminium nécessite de 4 à 5&nbsp;tonnes de bauxite. Elle nécessite entre {{formatnum:13000}} et {{formatnum:17000}}&nbsp;[[Kilowatt-heure|kWh]] (entre 47 et 61&nbsp;[[Joule|GJ]]). Lors de l'électrolyse, sont émis des gaz polluants tels que du [[dioxyde de carbone]] (CO{{sub|2}}), du [[monoxyde de carbone]] (CO), des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), et des fluorures gazeux. Dans les meilleurs usines, le [[monoxyde de carbone]] (CO) et les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont brulés ou recyclés comme source de carbone, et les fluorures sont retournés dans le bain d'électrolyse. ===Statistiques de production<ref>{{en}} [http://www.world-aluminium.org/Statistics International Aluminium Institute]</ref>=== La production mondiale d'aluminium secondaire à partir du recyclage s'est élevée à 7,6&nbsp;Mt en 2005, soit {{unité|20|%}} de la production totale de ce métal. [[Image:Production_alu_primaire.png|right|thumb|Production mondiale d'aluminium primaire. Source : International Aluminium Institute]] {| class="wikitable gauche" ! width="40" | Année ! width="60" | Afrique ! width="60" | Amérique<br/>du Nord ! width="60" | Amérique<br/>latine ! width="60" | Asie ! width="60" | Europe<br/>et Russie ! width="60" | Océanie ! width="60" | Total |----- align="right" | align=center| 1973 | 249 | {{formatnum:5039}} | 229 | {{formatnum:1439}} | {{formatnum:2757}} | 324 | {{formatnum:10037}} |----- {{ligne_grise}} align=right | align=center| 1978 | 336 | {{formatnum:5409}} | 413 | {{formatnum:1126}} | {{formatnum:3730}} | 414 | {{formatnum:11428}} |----- align=right | align=center| 1982 | 501 | {{formatnum:4343}} | 795 | {{formatnum:1103}} | {{formatnum:3306}} | 548 | {{formatnum:10496}} |----- {{ligne_grise}} align=right | align=center| 1987 | 572 | {{formatnum:4889}} | {{formatnum:1486}} | 927 | {{formatnum:3462}} | {{formatnum:1273}} | {{formatnum:12604}} |----- align=right | align=center| 1992 | 617 | {{formatnum:6016}} | {{formatnum:1949}} | {{formatnum:1379}} | {{formatnum:3319}} | {{formatnum:1483}} | {{formatnum:14763}} |----- {{ligne_grise}} align=right | align=center| 1997 | {{formatnum:1106}} | {{formatnum:5930}} | {{formatnum:2116}} | {{formatnum:1910}} | {{formatnum:6613}} | {{formatnum:1804}} | {{formatnum:19479}} |----- align=right | align=center| 2003 | {{formatnum:1428}} | {{formatnum:5945}} | {{formatnum:2275}} | {{formatnum:2457}} | {{formatnum:8064}} | {{formatnum:2198}} | {{formatnum:21935}} |----- {{ligne_grise}} align=right | align=center| 2004 | {{formatnum:1711}} | {{formatnum:5110}} | {{formatnum:2356}} | {{formatnum:2735}} | {{formatnum:8433}} | {{formatnum:2246}} | {{formatnum:22591}} |----- align=center | colspan=8 | <small>Production d'aluminium en milliers de tonnes</small> |} {{clr}} ===Recyclage=== L'aluminium a une excellente recyclabilité. Pour recycler l'aluminium, on le fait simplement fondre. En plus des bénéfices environnementaux, le [[recyclage]] de l'aluminium est beaucoup moins coûteux que l'extraction à partir du minerai de [[bauxite]]. Il nécessite {{unité|95|%}} d'[[énergie]] en moins et une tonne d'aluminium recyclé permet d'économiser quatre tonnes de bauxite. En sautant l'étape de l'électrolyse, qui réclame beaucoup d'énergie, on évite les rejets polluants qui lui sont associés. L'aluminium est quasi recyclable à l'infini sans perdre ses qualités, à condition de ne pas fondre dans un même bain des alliages de composition différente. Le recyclage de l'aluminium est pratiqué depuis les années 1900 et ne cesse de progresser : dans la consommation d'aluminium en Europe, la part d'origine recyclage est passée de {{unité|50|%}} en 1980 à plus de {{unité|70|%}} en 2000. Il existe différentes filières industrielles de récupération de l'aluminium. En France, l'aluminium ménager est récupéré avec les [[emballage]]s dans le cadre du [[tri sélectif]]. Dans les centres de tri, l'aluminium est trié manuellement ou plus couramment grâce à des machines de tri par [[courants de Foucault]]. Il est ensuite broyé avant d'être refondu par des affineurs d'aluminium pour redonner du métal utilisable, appelé aluminium de seconde fusion. L'aluminium de seconde fusion est utilisé essentiellement pour la fabrication de pièces de fonderie pour l'automobile (blocs moteur, culasses, pistons, etc.) Après la [[Seconde Guerre mondiale]] la pénurie a conduit à refondre des alliages d'aluminium pour en faire des pièces n'exigeant pas de caractéristiques mécaniques précises, et en particulier des ustensiles de cuisine. La composition des alliages obtenus n'était pas appréciée des fondeurs qui les qualifiaient de « ''cochonium'' ». Les casseroles ainsi réalisées se piquaient ([[Corrosion aqueuse#Les piqûres|corrosion par piqûre]]), sous l'effet de l'acidité des aliments. Les conséquences d'une alimentation polluée ont déjà été évoquées. Dans certains pays en voie de développement, le recyclage non contrôlé de matières à base d'aluminium conduit encore de nos jours à réaliser des ustensiles alimentaires avec des teneurs en éléments nocifs (nickel, cuivre, etc.). Néanmoins, le recyclage des alliages d'aluminium, effectué sérieusement, avec un contrôle précis de la composition, donne d'excellents résultats. ===Les cinq premiers producteurs mondiaux=== Les cinq principaux producteurs mondiaux sont, en 2006 et en millions de tonnes<ref>''Les Echos'', lundi 24 décembre 2007, page 26</ref> : * [[Rio Tinto]] [[Alcan]] * [[Rusal]] * [[Alcoa]] * [[Hydro Al]] * [[Chalco]] == Pollution == Deux types de pollutions sont engendrées par la production de l'aluminium : * Une pollution fluorée lors de la transformation de l'alumine en aluminium. * Des rejets gazeux au-dessus des cuves d'électrolyse doivent être captés. == Voir aussi == === Articles connexes === * [[Institut d'histoire de l'aluminium]] * [[Liste de producteurs d'aluminium]] ==== Métallurgie extractive de l'aluminium ==== * [[Alumine]] * [[Bauxite]] * [[Extraction de l'alumine]] * [[Production de l'aluminium par électrolyse]] ==== Alliage d'aluminium ==== * [[Alliages d'aluminium pour corroyage]] * [[Alliages d'aluminium pour fonderie]] ==== Transformation de l'aluminium ==== * [[Fonderie d'aluminium]] * [[Fabrication des feuilles et bandes d'aluminium]] * Fabrication de semi-produits en alliage d'aluminium : tôles, profilés et pièces de fonderie. === Liens externes === * [http://www.alu-scout.com/perl/lp.pl?SESID=1389542jzxcv301418&file=index.htm&lang=fr Alu-Scout - La plateforme interactive d`information et d'échange du domaine de l`aluminium] * [http://www.ac-nantes.fr:8080/peda/disc/scphy/dochtml/olymp98/partie1.htm Micrographies comparant la surface brillante et la surface mate du papier aluminium] * [http://aluminium.matter.org.uk/content/html/fre/default.asp aluMATTER - un site web librement accessible qui vise à fournir des outils de formation en ligne innovants et interactifs relatifs à la science et aux technologies de l'aluminium] * [http://www.histalu.org Site de l'Institut d'histoire de l'aluminium (IHA).] == Notes et références == {{Références|colonnes=2}} {{Wiktionnaire|aluminium|aluminium}} {{Commons|Aluminium|l'aluminium}} {{Portail_chimie}} [[Catégorie:Aluminium|*]] [[Catégorie:Colorant alimentaire]] {{Lien_BA|es}} {{Lien_AdQ|es}} [[af:Aluminium]] [[ar:ألومنيوم]] [[ast:Aluminiu]] [[az:Alüminium]] [[be:Алюміній]] [[bg:Алуминий]] [[bn:অ্যালুমিনিয়াম]] [[br:Aluminiom]] [[bs:Aluminijum]] [[ca:Alumini]] [[co:Alluminiu]] [[cs:Hliník]] [[cv:Алюмини]] [[cy:Alwminiwm]] [[da:Aluminium]] [[de:Aluminium]] [[el:Αργίλιο]] [[en:Aluminium]] [[eo:Aluminio]] [[es:Aluminio]] [[et:Alumiinium]] [[eu:Aluminio]] [[fa:آلومینیم]] [[fi:Alumiini]] [[fur:Alumini]] [[ga:Alúmanam]] [[gd:Almain]] [[gl:Aluminio]] [[gv:Ollymin]] [[he:אלומיניום]] [[hi:एलुमिनियम]] [[hr:Aluminij]] [[ht:Aliminyòm]] [[hu:Alumínium]] [[hy:Ալյումին]] [[id:Aluminium]] [[io:Aluminio]] [[is:Ál]] [[it:Alluminio]] [[ja:アルミニウム]] [[jbo:jinmrmalume]] [[jv:Alumunium]] [[ko:알루미늄]] [[ksh:Allu]] [[ku:Bafûn]] [[la:Aluminium]] [[lb:Aluminium]] [[lt:Aliuminis]] [[lv:Alumīnijs]] [[mk:Алуминиум]] [[ml:അലൂമിനിയം]] [[mn:Хөнгөн цагаан]] [[mr:ऍल्युमिनियम]] [[ms:Aluminium]] [[myv:Люм]] [[nds:Aluminium]] [[nl:Aluminium]] [[nn:Aluminium]] [[no:Aluminium]] [[nov:Aluminie]] [[oc:Alumini]] [[pam:Aluminiu]] [[pl:Glin]] [[pt:Alumínio]] [[qu:Ch'aqu q'illay]] [[ro:Aluminiu]] [[ru:Алюминий]] [[scn:Alluminiu]] [[sh:Aluminijum]] [[simple:Aluminium]] [[sk:Hliník]] [[sl:Aluminij]] [[sr:Алуминијум]] [[stq:Aluminium]] [[sv:Aluminium]] [[sw:Alumini]] [[ta:அலுமினியம்]] [[te:అల్యూమినియం]] [[tg:Алюминий]] [[th:อะลูมิเนียม]] [[tr:Alüminyum]] [[uk:Алюміній]] [[uz:Alyuminiy]] [[vi:Nhôm]] [[yo:Aluminiọmu]] [[zh:铝]] [[zh-min-nan:Al (goân-sò͘)]] [[zh-yue:鋁]]