Aluminium et ses composés minéraux

L'aluminium métal et ses composés minéraux ont de nombreuses applications industrielles :

• Aluminium métal
  • Fabrication d'alliages à base d'aluminium : plusieurs métaux peuvent être alliés avec l'aluminium, par exemple le cuivre, le silicium, le zinc, le magnésium, le manganèse ou bien le chrome, le lithium, le titane ;
  • Fabrication de matériels utilisés dans divers secteurs : câbles électriques aériens ; industrie du bâtiment (portes et fenêtres) ; industrie automobile (pièces moulées résistantes et usinables) ; industrie aéronautique (pièces d'avion) ; constructions navale et ferroviaire ; Fabrication de panneaux de signalisation routière, d'emballages, d'ustensiles de cuisine et de produits des­tinés au conditionnement de denrées alimentaires (sous forme de feuilles d'aluminium ou de barquettes) ;Utilisation de l'aluminium sous forme de poudre en pyrotechnie et dans la formulation de certaines peintures.

• Chlorure d'aluminium : utilisé sous sa forme anhydre comme catalyseur (acide de Lewis) en synthèse organique dans les réactions de type « Friedel et Crafts » d'alkylation, d'acylation, comme catalyseur de polymérisation ; le chlorure d'aluminium hexahydraté est utilisé pour formuler des antiperspirants et des déodorants ; il est également employé comme floculant et clarifiant pour le traitement des eaux. 

• Fluorure d'aluminium : principalement dans le procédé électrolytique de produc­tion de l'aluminium, utilisation pour la formulation de flux de brasage, utilisation dans la fabrication de céramique ; il est également employé comme inhibiteur de fermenta­tion et comme catalyseur en synthèse organique.

• Sulfate d'aluminium : utilisé pour le traitement des eaux et des boues d'épu­ration, comme floculant dans l'industrie du papier, pour le tannage du cuir, comme mordant pour les textiles, comme intermédiaire de synthèse des zéolithes et autres dérivés d'aluminium et également comme catalyseur.

• Hydroxyde d'aluminium : utilisé comme intermédiaire de synthèse chimique ; il est aussi utilisé pour fabriquer les caoutchoucs et matières plastiques (en tant que retardateur de flamme), le verre, les céramiques, les encres, les peintures ; il entre aussi dans la composition de cosmétiques tels que les antipers­pirants et dentifrices ainsi que dans la composition de produits pharmaceutiques.

• Nitrate d'aluminium : utilisé pour le tannage du cuir, comme mordant pour les textiles, dans la fabrication des filaments incandescents, pour l'extraction de l'uranium, comme inhibiteur de cor­rosion, comme agent de nitration et également utilisé dans les produits antiperspirants.

L'aluminium est un métal de couleur argent, très léger donc de faible densité, malléable et ductile. Il peut être facilement travaillé à basse température et déformé sans se rompre. Il possède une conductibilité thermique relati­vement élevée et une bonne conductibilité électrique. Il est insoluble dans l'eau.

Le chlorure d'aluminium peut se présenter sous diffé­rentes formes (cristaux, poudre de couleur blanche à jaunâtre) ; il est hygroscopique, il est très déliquescent et il est soluble dans l'eau et dans certains solvants orga­niques tels que le benzène, le tétrachlorure de carbone et le chloroforme. Il est également disponible sous forme d'hexahydrate.

Le nitrate d'aluminium est disponible commercialement sous sa forme stable de nitrate d'aluminium nonahydraté se présentant sous forme de cristaux incolores (système cristallin : rhombique) ; le nitrate d'aluminium est soluble dans l'eau et l'alcool, très peu soluble dans l'acétone. Il est très hygroscopique.

Le sulfate d'aluminium peut se présenter sous diffé­rentes formes (cristaux, granulés ou poudre de couleur blanche) ; il est hygroscopique, facilement soluble dans l'eau et insoluble dans l'éthanol. Il existe sous diverses formes hydratées.

Le fluorure d'aluminium peut se présenter sous la forme de poudre ou de cristaux incolores à blancs ; il est hygro­scopique, peu soluble dans l'eau et insoluble dans l'acé­tone et l'alcool. Il est également disponible sous forme d'hydrates (mono- et tri-).

L'hydroxyde d'aluminium peut se présenter sous la forme de poudre blanche ou de cristaux blancs selon diffé­rents systèmes cristallins (orthorhombique, hexagonal, cubique, monoclinique...). Il est amphotère, insoluble dans l'eau et soluble dans les solutions basiques. Il peut exister sous formes combinées d'oxydes et d'hydroxydes hydratés.

• Aluminium

L'aluminium est un métal très réducteur qui s'oxyde rapi­dement dans l'air à température ordinaire en formant une couche d'alumine Al₂O₃ qui le protège de la corrosion. Ses propriétés réductrices en voie sèche sont utilisées en alu­minothermie. Il réagit violemment avec le chlore, le fluor, le brome et l'iode pour former les trihalogénures corres­pondants.

En solution, l'aluminium présente le principal degré d'oxy­dation Al(+III). L'aluminium pur (> 99,999 %) sous forme massive résiste bien à l'acide nitrique grâce à sa couche protectrice d'alumine ; ce film protecteur est toutefois dissout par l'acide chlorhydrique et par l'acide sulfurique chaud. L'aluminium est attaqué rapidement par des solutions aqueuses d'hydroxydes alcalins avec dégagement d'hydrogène et formation d'aluminates solubles.

Fondu, il forme des alliages avec de nombreux métaux (cuivre, magnésium, manganèse, fer, silicium).

L'aluminium peut aussi exister sous forme de poudre sta­bilisée (les particules d'aluminium sont enrobées d'huile dérivée du pétrole ou d'acide stéarique ou d'autres lubri­fiants) ou sous forme de poudre pyrophorique (particules non revêtues) : la forme stabilisée est inflammable et la forme pyrophorique est spontanément inflammable au contact de l'air et beaucoup plus réactive. Au contact de l'eau, les deux types de poudres dégagent de l'hydro­gène ; les copeaux d'aluminium peuvent également réa­gir avec l'eau pour former de l'hydrogène. L'aluminium à l'état divisé réagit vigoureusement avec les hydrocarbures halogénés, le méthanol, l'acide chlorhydrique, l'acide fluorhydrique, l'acide sulfurique et la soude.

• Composés minéraux

L'eau décompose le chlorure d'aluminium anhydre en alu­mine et chlorure d'hydrogène avec un fort dégagement de chaleur. Suite à cette réaction, certains métaux peuvent être attaqués en présence de chlorure d'aluminium et d'humidité. Il réagit violemment avec les alcools, avec le nitrobenzène en présence de phénol. Il forme des compo­sés explosifs avec le nitrate d'ammonium et est incompa­tible avec notamment le nitrate de butyle, le glycidol, le nitrométhane, les alcènes et le chlorure de méthyle.

Le fluorure d'aluminium peut libérer du fluorure d'hydro­gène au contact d'acides forts comme l'acide sulfurique concentré, à chaud. Il forme des aluminates au contact de solutions aqueuses fortement alcalines. En présence de vapeur d'eau et à une température supérieure à 300 °C, il se décompose en formant du fluorure d'hydrogène et de l'alumine.

Le sulfate d'aluminium libère de l'acide sulfurique en pré­sence d'eau ; ses solutions aqueuses réagissent violem­ment avec les bases, les amines et amides. Des oxydes de soufre et des fumées d'alumine sont émis lorsque le sulfate d'aluminium est chauffé jusqu'à décomposition.

Le nitrate d'aluminium est un oxydant puissant. Il peut réagir violemment en présence d'agents réducteurs tels que nitrures, sulfures, chlorure d'étain, formaldéhyde, esters alkyliques, alcools, fer, poussières de zinc et autres combustibles. Ses solutions aqueuses sont acides et il peut corroder certains métaux en présence d'humidité. Des oxydes d'azote, de l'acide nitrique et des fumées d'alumine sont émis lorsque le nitrate d'aluminium est chauffé à une température supérieure à 500 °C.

L'hydroxyde d'aluminium peut réagir violemment avec les acides forts. Un mélange d'hydroxyde de bismuth et d'hy­droxyde d'aluminium, coprécipité et réduit par de l'hydro­gène à 170-210 °C, est spontanément inflammable à l'air à température ambiante.