ALLUMINIO

Alluminio, l’elemento chimico con numero atomico 13 e simbolo Al. È un metallo argenteo e duttile. Si trova generalmente in natura come minerale di bauxite ed è noto per la sua superiore resistenza all’ossidazione. La base di questa resistenza è la sua caratteristica di passivazione. Viene utilizzato nella produzione di milioni di prodotti diversi in molti rami dell’industria e occupa un posto molto importante nell’economia mondiale. I componenti strutturali in alluminio sono indispensabili per l’industria aerospaziale. Trova un’ampia area di utilizzo nel settore dei trasporti e delle costruzioni, che richiede leggerezza e proprietà ad alta resistenza.

 

CARATTERISTICHE IN ALLUMINIO

L’alluminio è un metallo morbido e leggero dal colore argenteo opaco. Questo colore deriva dal sottile strato di ossido che si forma su di esso quando esposto all’aria. L’alluminio è atossico e non magnetico. Non fa scintilla. Mentre la resistenza alla trazione dell’alluminio puro è di circa 49 megapascal (MPa), questo valore aumenta a 700 MPa quando è legato. La sua densità è di circa un terzo di quella dell’acciaio o del rame. Può essere facilmente forgiato, lavorato e fuso. Ha proprietà di corrosione molto superiori perché lo strato di ossido formato su di esso è protettivo. La conducibilità elettrica è del 64,94% IACS (Al puro a 2 °C). La sua temperatura di fusione è di 660 °C e la sua temperatura di ebollizione è di 2519 °C.

 

STORIA DELL’ALLUMINIO

Gli antichi greci e romani usavano i sali di alluminio (æljʊˈmɪniəm) per fissare i colori dei coloranti e come tappo del sangue. L’allume è ancora usato come tappo del sangue e vasocostrittore nella medicina odierna.

Sebbene Friedrich Wöhler sia noto per essere la prima persona a decomporre l’alluminio mescolando cloruro di alluminio anidro con potassio nel 1827, il metallo è stato prodotto in forma impura da un fisico e chimico danese, Hans Christian Øersted, due anni fa. Pertanto, il nome di Øersted è menzionato negli almanacchi e nella letteratura chimica come la persona che ha scoperto l’alluminio. Il francese Henry Saint-Claire Deville migliorò il metodo di Wöhler nel 1846 utilizzando il sodio invece del più costoso potassio.

Nel 1886, l’americano Charles Martin Hall fece domanda per un brevetto (numero di brevetto: 400655) sulla produzione di alluminio mediante un processo elettrolitico e, nello stesso anno, il francese Paul Héroult sviluppò la stessa tecnica in Europa, essendo completamente ignaro dell’invenzione di Hall. Per questo motivo, il processo Hall-Heroult, dal nome di due scienziati, è oggi il metodo di base utilizzato in tutto il mondo per estrarre l’alluminio dal suo minerale.

Si decise di utilizzare l’alluminio nella costruzione della vetta del monumento a Washington negli Stati Uniti, e il costo di circa 30 grammi di alluminio a quel tempo equivaleva al doppio della paga giornaliera di un lavoratore che lavorava a questo progetto.

Negli anni immediatamente successivi all’ascesa al potere di Adolf Hitler, la Germania divenne il leader mondiale nella produzione di alluminio. Tuttavia, la messa in servizio di nuovi progetti di centrali idroelettriche negli Stati Uniti (ad esempio la diga di Grand Coulee) nel 1942 diede agli Stati Uniti un vantaggio che la Germania nazista non riuscì a far fronte. Questa superiorità è emersa sotto forma di produzione di alluminio sufficiente a produrre 60.000 aerei da guerra in quattro anni.

 

La presenza dell’alluminio in natura

Sebbene sia abbondante (7,5-8,1%) nella crosta terrestre, è molto raro in forma libera, e quindi un tempo era considerato anche più prezioso dell’oro. La storia della produzione commerciale di alluminio ha poco più di 100 anni.

L’alluminio era un metallo molto difficile da separare dal suo minerale negli anni in cui fu scoperto per la prima volta. L’alluminio è uno dei metalli più difficili da raffinare. La ragione di ciò è che si ossida molto rapidamente, questo strato di ossido formato è molto stabile e, a differenza della ruggine nel ferro, non si stacca dalla superficie.

Il recupero dell’alluminio dai rottami è diventato una componente importante dell’odierna industria dell’alluminio. Il processo di recupero consiste nella semplice rifusione del metallo.Si basa sulla moneta, che è molto più economica della produzione del metallo dal suo minerale. La raffinazione dell’alluminio richiede grandissime quantità di energia elettrica, mentre il processo di recupero consuma il 5% dell’energia utilizzata per la sua produzione. Il processo di riciclaggio è praticato fin dai primi anni del 1900 e non è nuovo. Il fenomeno del riciclo, che continuò come attività di basso profilo fino alla fine degli anni ’60, si manifestò con maggiore intensità quando le lattine per bevande iniziarono a essere realizzate in alluminio. Altre fonti di alluminio riciclato includono ricambi per auto, finestre e porte, elettrodomestici e contenitori.

L’alluminio è un metallo reattivo ed è molto difficile da recuperare dal suo minerale (ossido di alluminio, Al₂O₃). La produzione avviene con 2 metodi. Il primo è il metodo Bayer e l’altro è la riduzione diretta con il carbonio. Poiché la temperatura di fusione dell’ossido di alluminio è di circa 2000 °C, è tutt’altro che economica. Pertanto, l’alluminio viene ottenuto con il metodo dell’elettrolisi. In questo metodo, l’ossido di alluminio viene sciolto in criolite fusa e quindi ridotto a metallo puro. In questo metodo la temperatura di lavoro delle celle di riduzione è di circa 950-980 °C. La criolite è un minerale naturale che si trova sull’isola della Groenlandia, ma è prodotta sinteticamente per la produzione di alluminio. La criolite è una miscela di alluminio e fluoruri di sodio e la sua formula è Na₃AlF₆. L’ossido di alluminio (polvere bianca) è prodotto dalla raffinazione della bauxite rossa perché contiene circa il 30-40% di ferro. Il nome di questa transazione è Transazione Bayer e ha sostituito la transazione Deville utilizzata in precedenza.

Nel metodo di elettrolisi, che sostituisce il processo Wöhler, entrambi gli elettrodi sono realizzati in carbonio. Una volta che il minerale è fuso, gli ioni iniziano a circolare liberamente. La reazione sull’elettrodo negativo (catodo):

Prendi³⁺ + 3e^– → Prendi

indica che lo ione alluminio è stato ridotto guadagnando elettroni. L’alluminio metallico affonda quindi sul fondo della cella in forma liquida e da lì viene aspirato.

D’altra parte, sull’elettrodo positivo (anodo) si forma ossigeno gassoso:

2O^2- → O₂ + 4e^–

Il carbonio dell’anodo viene esaurito dall’ossidazione con questo ossigeno e quindi deve essere rinnovato a intervalli regolari:

O₂ + C → CO₂

I catodi non si esauriscono durante il processo di elettrolisi, a differenza degli anodi, perché non c’è fuoriuscita di ossigeno al catodo. Il carbonio del catodo deve essere protetto in quanto è ricoperto di alluminio liquido all’interno della cella. D’altra parte, i catodi sono soggetti ad erosione a causa di processi elettrochimici. A seconda della corrente applicata nell’elettrolisi, le celle devono essere completamente rinnovate ogni 5-10 anni.

Sebbene l’elettrolisi dell’alluminio con il processo Hall-Héroult consumi molta energia elettrica, i metodi alternativi sono lungi dall’essere economicamente ed ecologicamente praticabili. A livello mondiale, il consumo energetico specifico medio è di circa 15±0,5 kilowattora per kg di Al (52-56 MJ/kg). Negli impianti moderni, questa cifra è di circa 12,8 kWh/kg (46,1 MJ/kg). Mentre la corrente elettrica trasportata dalla linea di riduzione era di 100-200 kA nelle vecchie tecnologie, questo valore è aumentato fino a 350 kA nelle strutture moderne ed è noto che sono stati condotti studi di prova in celle da 500 kA.

L’elettricità costituisce il 20-40% del costo di produzione dell’alluminio, a seconda dell’ubicazione dell’impianto. Per questo motivo, le aziende produttrici di alluminio tendono a essere vicine ad aree in cui l’energia elettrica è abbondante ed economica, come Sud Africa, Nuova Zelanda Isola del Sud, Australia, Cina, Medio Oriente, Russia, Islanda, Canada Québec.

A partire dal 2004, la Cina è il leader mondiale nella produzione di alluminio.

 

 

Precauzioni di sicurezza in alluminio

Non è stato osservato che l’alluminio abbia una funzione benefica sulle cellule viventi. In alcune persone, dermatite da contatto (infiammazione della pelle), che può essere causata da qualsiasi forma di alluminio, eruzioni cutanee emotive (che bloccano il sangue) o pruriginose con l’uso di prodotti antitraspiranti, disturbi digestivi causati dal consumo di cibi cotti in pentole di alluminio e cessazione della assorbimento di nutrienti e Rolaid, Amphojel e con l’uso di farmaci antiacidi (antiacidi) come Maalox, può causare reazioni allergiche sotto forma di sintomi di avvelenamento come vomito. Sebbene l’alluminio non sia tossico per gli altri come i metalli pesanti e l’uso di utensili in alluminio (preferito per la sua elevata resistenza alla corrosione e buona conduttività termica) non ha dimostrato di causare avvelenamento da alluminio in generale, dosi elevate possono mostrare segni di avvelenamento. Il consumo eccessivo di antiacidi contenenti composti di alluminio e l’uso eccessivo di antitraspiranti contenenti alluminio possono causare avvelenamento. Sebbene sia stato affermato che l’alluminio causa il morbo di Alzheimer, quella ricerca è completaal contrario, è stato confutato che il danno causato dal morbo di Alzheimer porti all’accumulo di alluminio nell’organismo. In sintesi, se c’è un avvelenamento da alluminio, deve verificarsi con un meccanismo molto specifico. Perché per tutta la vita dell’uomo, il contatto del minerale argilloso naturale nel terreno con l’alluminio in esso contenuto è già abbastanza alto.

È necessario evitare il contatto dell’alluminio con alcune sostanze chimiche che ne provocano la rapida corrosione. Ad esempio, una piccolissima quantità di mercurio caduta sulla superficie di un pezzo di alluminio perfora facilmente lo strato protettivo di ossido di alluminio e, nel giro di poche ore, anche travi strutturali gigantesche possono indebolirsi in modo significativo. Per questo motivo, molte compagnie aeree non consentono termometri a mercurio, poiché l’alluminio occupa un posto importante nello scheletro strutturale degli aerei.

 

Numero di livelli di energia: 3 Primo livello di energia: 2 Secondo livello energetico: 8 Terzo livello energetico: 3Fatti

Data di scoperta: 1825
Scoperta da Hans Christian Oersted
Origine del nome: dalla parola latina alumen
Utilizzo:  aeroplani, lattine di bibite
Risultato: bauxite

Chimica dell’alluminio

Fase di ossidazione

• Alluminio Se riscaldato a 1500 °C in atmosfera di idrogeno, viene prodotto AlH.</li >
• Normale ossido di alluminio (Al₂O₃) 2O si produce quando il >silicio viene riscaldato sotto vuoto a 1800 °C.

• Al₂S è prodotto riscaldando

• Al₂S₃ con trucioli di alluminio a 1300 °C sotto vuoto. Tuttavia, si decompone rapidamente in materiali di partenza. Il selenio bivalente è prodotto in modo simile.
• Gli alogenuri trivalenti -AlF- -AlCl- e -AlBr- possono essere ottenuti in fase gassosa quando riscaldati con alluminio.

Informazioni di base

Nome: alluminio
Simbolo: Ricevi
Numero atomico: 13
Messa Atomica: 26.981539 amu
Punto di fusione: 660,37 °C (933,52 K, 1220,666 °F)
Punto di ebollizione: 2467,0 °C (2740,15 K, 4472,6 °F)
Numero di protoni/elettroni: 13
Numero di neutroni: 14
Classificazione: Altri metalli
Struttura di cristallo: cubica
Densità @ 293 K: 2,702 g/cm ³
Colore: argento
Ortografia britannica: alluminio
Ortografia IUPAC: alluminio

Struttura atomica

 

Numero di livelli di energia: 3
Primo livello di energia: 2
Secondo livello di energia: 8
Terzo livello di energia: 3

 

Isotopi

Fase di ossidazione

• La presenza del subossido di alluminio (AlO) può essere dimostrata quando la polvere di alluminio viene bruciata con ossigeno.

Fase di ossidazioneLa regola

• Fajans indica che un semplice catione trivalente (Al³⁺) non può essere trovato in sali anidri o composti binari come Al₂O_{3< /sottotitoli>. L’idrossido è una base debole e i sali di alluminio che sono basi deboli come il carbonato non possono essere preparati. I sali acidi forti come il nitrato sono stabili e solubili in acqua. Formano idrati con almeno sei molecole.}
• L’idruro di alluminio (AlH₃)_n può essere prodotto utilizzando trimetil-alluminio e ossigeno in eccesso. Brucia in modo esplosivo nell’aria. Può anche essere prodotto trattando il cloruro di alluminio con idruro di litio in soluzione di etere. Tuttavia, non può essere separato dal solvente.
• Il carburo di alluminio (Al₄C₃) può essere prodotto riscaldando la miscela di elementi oltre i 1000 °C. I suoi cristalli giallo chiaro hanno una struttura reticolare complessa edanno gas metano con acido diluito. L’acetilide (Al₂(C₂)₃) viene prodotto facendo passare l’acetilene su alluminio riscaldato.
• Il nitruro di alluminio (AlN) può essere prodotto dai suoi elementi a 800 °C. Si idrolizza con acqua per dare ammoniaca e idrossido di alluminio.
• Il fosfuro di alluminio (AlP) è prodotto in modo simile e si idrolizza per produrre fosfina.
• L’ossido di alluminio (Al₂O₃) si trova in natura come corindone e si ottiene bruciando l’alluminio con ossigeno o riscaldando il suo idrossido, nitrato o solfato. Come pietra preziosa, la sua durezza deriva dal diamante, nitruro di boro e carborundum. Quasi insolubile in acqua.
• L’idrossido di alluminio può essere ottenuto come precipitato gelatinoso aggiungendo ammoniaca a una soluzione acquosa di un sale di alluminio. È anfotero; È sia un acido molto debole che produce alluminati con alcali. Esiste in diverse forme cristalline.
• Il solfuro di alluminio (Al₂S₃) può essere prodotto facendo passare idrogeno solforato su polvere di alluminio. È polimorfico.
• Il fluoruro di alluminio (AlF₃) viene prodotto da o elementi trattando il suo idrossido con HF. Ha una struttura molecolare gigante che passa nella fase gassosa senza fondersi a 1291 ° C. È molto inerte. Altri trivalenti sono dimerici e simili a ponti.

Esistono composti organo-metallici con

• formula empirica AlR₃ e sono almeno molecole dimeriche o trimeriche, se non giganti. Trovano impiego nel campo della sintesi organica (ad esempio trimetil alluminio).
• Gli idruri di alluminio sono le strutture più elettro positive conosciute. Il più utile tra questi è l’idruro di litio e alluminio (Li[AlH₄]). Quando riscaldato, l’idruro di litio si decompone in alluminio e idrogeno e si idrolizza con l’acqua. Ha molti usi in chimica organica. Anche gli alogenuri di alluminio hanno una struttura simile.

Utilizza campiPoiché l’alluminio è un metallo che si raffredda facilmente e assorbe il calore, trova ampio spazio nell’industria della refrigerazione. È un metallo utilizzato in molti settori perché più economico e disponibile del rame, facile da lavorare e tenero.L’alluminio è generalmente utilizzato nella produzione di frigoriferi, faretti, utensili da cucina e veicoli leggeri (aerei, biciclette, motori di automobili, motocicli, ecc.). Inoltre, l’alluminio, materiale importante nell’industria, è un metallo che incontriamo sempre nella vita di tutti i giorni.Un’altra area di utilizzo dell’alluminio sono i motori asincroni. L’alluminio puro (~99,7% Al) viene utilizzato nella produzione di rotori di motori asincroni mediante il metodo della pressofusione. La sua leggerezza, economicità e conduttività elettrica relativamente buona (~59-60% IACS) rispetto al rame consentono all’alluminio di occupare un posto ampio nell’industria dei motori a induzione.^{< /sup>}Nome alluminioNei paesi di lingua inglese, è comune che il nome venga scritto e pronunciato sia come alluminio che come alluminio. L’alluminio non è molto conosciuto negli Stati Uniti, ed è principalmente alluminio. In altri paesi al di fuori degli USA, la situazione è opposta ed è più nota l’ortografia di alluminio. Tuttavia, entrambi gli stili di ortografia sono comuni in Canada.In paesi diversi dall’inglese, l’ortografia di “ium” è più comune. Sia in tedesco che francese la parola è alluminio.L’organizzazione “International Union of Pure and Applied Chemistry” (IUPAC) ha approvato l’uso dell’alluminio come standard mondiale nel 1990. Tuttavia, tre anni dopo ha approvato la parola alluminio come termine accettabile.Citazione da Mla: <http://www.chemicalelements.com/elements/al.html>.Per ulteriori informazioni Wikipadia

Cronologia dell’alluminio
Gli antichi greci e romani usavano i sali di alluminio (æljʊˈmɪniəm) per fissare i colori dei coloranti e come tappo del sangue. L’allume è ancora usato come tappo del sangue e vasocostrittore nella medicina odierna.Sebbene sia noto che Friedrich Wöhler fu la prima persona a decomporre l’alluminio mescolando cloruro di alluminio anidro con potassio nel 1827, il metallo fu prodotto in forma impura da un fisico e chimico danese, Hans Christian Ørsted, due anni fa. Pertanto, negli almanacchi e nella letteratura chimica, il nome di Øersted è menzionato come la persona che scoprì l’alluminio. Francese Henri Saint-Claire Deville, nel 1846, Wöhler’s metodo, sodio invece del più costosoÈ stato sviluppato utilizzando m.Nel 1886, l’americano Charles Martin Hall fece domanda per un brevetto (numero di brevetto: 400655) sulla produzione di alluminio mediante un processo elettrolitico e, nello stesso anno, il francese Paul Héroult sviluppò la stessa tecnica in Europa, essendo completamente ignaro dell’invenzione di Hall. Per questo motivo, il processo Hall-Heroult, dal nome di due scienziati, è oggi il metodo di base utilizzato in tutto il mondo per estrarre l’alluminio dal suo minerale.Si decise di utilizzare l’alluminio nella costruzione della vetta del Monumento a Washington negli Stati Uniti e il costo di circa 30 grammi di alluminio a quel tempo equivaleva al doppio della paga giornaliera di un lavoratore che lavorava a questo progetto.Negli anni immediatamente successivi all’ascesa al potere di Adolf Hitler, la Germania divenne il leader mondiale nella produzione di alluminio. Tuttavia, la messa in servizio di nuovi progetti di centrali idroelettriche negli Stati Uniti (ad esempio la diga di Grand Coulee) nel 1942 diede agli Stati Uniti un vantaggio che la Germania nazista non riuscì a far fronte. Questa superiorità è emersa sotto forma di produzione di alluminio sufficiente a produrre 60.000 aerei da guerra in quattro anni.
Prezzi dell’alluminioOggi, l’alluminio è un metallo prezioso per molti aspetti ed è nella classe dei metalli preziosi grazie alle sue caratteristiche nella sua forma tecnicamente ricca e ha un prezzo immediato su London Metal Exchange. .
Come calcolare i prezzi dell’alluminioIl metodo di calcolo più comune utilizzato in tutto il mondo per calcolare i prezzi dell’alluminio è il seguente;LME (il valore nel London Metal Exchange) x tasso di cambio + manodopera + spedizione è più comunemente calcolato e venduto.Inoltre, al prezzo principale del prodotto vengono aggiunti altri elementi come il trattamento termico (Thermic), il processo di lucidatura superficiale, il processo di colorazione chimica e la vernice a forno applicata per aumentare la durata in base alla qualità del prodotto desiderato.Oltre a questi, al costo della manodopera vengono aggiunte anche le proprietà della vernice e altri processi meccanici (Foratura, Taglio, ecc.) da preferire in base all’area di utilizzo.

Isotopo	Emivita
Al-26	730000,0 anni
Al-27	Stabile
Al-28	2,3 minuti