Eléments et propriétés

1 - L’élément

- Symbole Al
- Numéro Atomique 13
- Son nombre de masse 27
- Masse molaire atomique 27g.mol-1
- Température de fusion 660°C
- Point d'ébullition 2056°C
- Densité 2,7
- Résistivité électrique 2,7.10-8 ohmohm.m
- Conductivité thermiqueConductivité thermique 22 W.m-1.K-1
- Capacité thermique massique 9.102 J.KgKg-1.°K-1
- Système cristallinSystème cristallin cubique à faces centréescubique à faces centrées
- Coefficient de dilatationdilatation 24.10-6.°K-1
- Module d'élasticitéélasticité 69 000 MPa

Lingot d'aluminium. © Romary, wikimedia commons, CC 3.0

2 - L’atome

- les électronsélectrons sont distribués selon :
1s²  2s²  2p⁶  3s²  3p¹
- mais la promotion vers la structure :
1s²  2s²  2p⁶  3s¹  3p²

Est très facile si bien que l'aluminiumaluminium se trouve essentiellement sous la forme Al⁺³ dans ses composés.

Le cationcation est très petit de rayon 0.05nm et très chargé par voie de conséquence il est donc très polarisant, ce qui est logique. Ainsi s'explique que l'énergieénergie d'ionisationionisation totale soit élevée bien qu'il soit très électropositif.

3 - Les ions

- En milieu acideacide : [Al(H₂O)₆]³⁺ avec un E^o de 1.67eV

- En milieu basique : [Al(H₂O)₂(H₂O)₄]^- avec un E^o de 2.35eV

Ces valeurs très basses montrent que l'aluminium est susceptible de se comporter comme un réducteur puissant. La capacité de former des ionsions positifs et négatifs explique le caractère amphotèreamphotère de ce métalmétal.

En fait l'aluminium a plutôt tendance à entrer dans des composés covalents vu son caractère très polarisant. Le chlorure est essentiellement moléculaire et souvent dimérisé.  On aura donc plutôt :

[Al⁺³ +3 Cl^-] que AlCl₃

et aussi plutôt

Al₂Cl₆ que AlCl₃

AlCl₃ est un acide de Lewisacide de Lewis ce qui permet d'expliquer ses propriétés catalytiques.

4 - L'alumine   Al2O3

Propriétés physiques :

- Masse volumiqueMasse volumique (g/cm3)  3,9
- Poids moléculaire (g/molemole) 102

Propriétés mécaniques :

- DuretéDureté (GPa) 21
- Module d'Young (GPa) 300-400
- Coefficient de poissonCoefficient de poisson  0,25
- RésistanceRésistance à la flexionflexion (MPa)  380
- TénacitéTénacité (MPa.m1/2)  2-3

Propriétés électriques  :

- Résistivité électrique à 20 °C (Ohm.m)  > 1012
- Constante électriqueConstante électrique er 9-10
- Résistance diélectriquediélectrique (kV/mm)  10-20

Propriétés thermiques :

- ChaleurChaleur spécifique (J/K.kg)  900
- Conductivité thermique (W/m.K) à 20°C / 500°C 26-35 / 10-15
- Coefficient de dilatation linéaire (K^-1) de 20 à 1000 °C 8-9 x 10^-6
- Point de fusion (°C) 2050

Propriétés optiques :

- Indice de réfractionIndice de réfraction 1,76

5 - Les composés naturels

Corindon Al₂O₃ trigonal à réseau rhomboédrique, mais aussi spinellespinelle, gibbsite, cryolithe, brazilianite, turquoise, variscite

Corindon saphir webmineral © www.fabreminerals.com - Fabre Minerals photo

Tectosilicates

FeldspathsFeldspaths : orthose, albite, anorthite bien connus mais aussi marialite, méionite, scolécite
Feldspathoïdes : haüyne, leucite, néphéline, zéolitezéolite etc.

Hauyne © John Veevaert

NésosilicatesNésosilicates (ou OrthosilicatesOrthosilicates)
Tous les grenats et le fameux trio : andalousite, disthènedisthène, sillimanite
mais aussi staurotide et topaze ...

Topaze  © Dan Weinrich

Inosilicates (ou Métasilicates)Amphibole : hornblende, amphibole sodique, glaucophane …Pyroxène

Glaucophane  © Jeff Weissman / Photographic Guide to Mineral Species