Conductivité thermique

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La conductivité thermique est la quantité de chaleur transférée en une unité de temps au travers d'un matériau d'une unité de surface et d'une unité d'épaisseur, quand les deux faces opposées diffèrent d'une unité de température. La conduction thermique est le mode de transfert de chaleur correspondant.

Plus la valeur de la conductivité thermique est faible et plus le matériau est isolant, plus la conductivité thermique est grande, plus le matériau est conducteur.

Dans le système international d'unités, la conductivité thermique est exprimée en watts par mètre-kelvin, (W·m^-1·K^-1) où:

le watt (W) est l'unité de puissance
le mètre (m) est l'unité de longueur
le kelvin (K) est l'unité de température

Elle s'exprime aussi très souvent en W·m^-1·°C^-1.

En général, la conductivité thermique va de pair avec la conductivité électrique. Par exemple, les métaux, bons conducteurs d'électricité sont aussi de bons conducteurs thermiques. Il y a toutefois des exceptions, la plus exceptionnelle est celle du diamant qui a une conductivité thermique élevée, entre 1000 et 2600 W·m^-1·K^-1, alors que sa conductivité électrique est basse. La conductivité thermique augmente surtout avec l'humidité contenue dans le matériau. Pour la plupart des matériaux, la conductivité thermique diminue légèrement (en proportion négligeable) quand la température s'élève.

Le bois résineux est moins conducteur que le bois feuillu.

Matériaux de construction

Matériau	Conductivité (en W/(K.m))
Air sec immobile	0,0262
Marbre	2,5
Verre	0,5 à 1
Eau	0.6
briques perforées allégées	0.4
Bois de pin (parallèle aux fibres)	0.36
Bois de pin (perpendiculaire aux fibres)	0.15
Laine	0.05
Liège	0.05
feutre	0.047
Paille (densité de paille de 83 kg/m3, inclut un supplément de 20% d´humidité)	0.0404
Polystyrène expansé	0.03

Matériaux divers

Matériau	Conductivité en W·m^-1·K^-1
Argent	430
Cuivre	348 à 390
Or	320
Aluminium	200 à 236
Platine	70
Fer	56
Acier	60
Acier doux	52
Quartz	8
Pierre naturelle non poreuse	3,5
Marbre	2,5
Béton ordinaire	1,6 à 2,1
Diamant	1000 à 2600
Verre	1 à 1,15
Terre sèche	0,17 à 0,58
Terre à 10% d'eau	0,50 à 2,10
Terre à 20% d'eau	0,80 à 2,60
Eau	0.58 à 0,6
Pierre naturelle poreuse	0,55
Plâtre sec	0,40
Maçonnerie en briques	0,30 à 0,96
Béton cellulaire	0,14 à 0,23
Bois	0,13 à 0,2
Sapin	0,12
Béton-chanvre	0,09 à 0,17
Linoléum naturel	0,081
Isolant fibreux	0,05
Laine	0,05
Perlite	0,045 à 0,05
Liège	0,04 à 0,05
Cellulose	0,04
Laine de verre	0,04
Mousse d'EPDM (élastomère)	0,04
Polystyrène	0,04
Polystyrène expansé	0,038
Polystyrène extrudé	0,035
mousse de polyuréthane	0,025
Air	0,024
Huile Minérale[1]	0,14

Voir aussi

Liens internes

Liens externes

Bibliographie

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[Quitter] Aluminium Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. Aller à : Navigation, rechercher Aluminium Magnésium ← Aluminium → Silicium B

 		Structure cristalline cubique

13 Al

↑ Al ↓ Ga Table complète • Table étendue Informations générales Nom, Symbole, Numéro Aluminium, Al, 13 Série chimique métal pauvre Groupe, Période, Bloc 13 (IIIA), 3, p Masse volumique 2,6989 g·cm-3 [1] Dureté 1,5 Couleur blanc lustre métallique N° CAS 7429-90-5 [2] N° EINECS 231-072-3 Propriétés atomiques Masse atomique 26,9815386 ± 8×10-7 u Rayon atomique (calc) 125 pm (118 pm) Rayon de covalence 1,21 ± 0,04 Å [3] Rayon de Van der Waals 205 pm Configuration électronique [Ne] 3s2 3p1 Électrons par niveau d'énergie 2, 8, 3 État(s) d'oxydation 3 Oxyde amphotère Structure cristalline cubique face centrée Propriétés physiques État ordinaire solide Point de fusion 660,323 °C (congélation)[4] Point d'ébullition 2 519 °C [1] Énergie de fusion 10,79 kJ·mol-1 Énergie de vaporisation 294 kJ·mol-1 (1 atm, 2 519 °C)[1] Volume molaire 10,00×10-6 m3·mol-1 Pression de vapeur 2,42×10-6 Pa Vitesse du son 6 400 m·s-1 à 20 °C Divers Électronégativité (Pauling) 1,61 Chaleur massique 31,75104 J·mol-1·K-1 (liquide, 660,3 à 2 517,7 °C)[5] [+]

équation[5] : C_{P} = (28.08920) + (-5.414849) \times 10^{-3} T + (8.560423) \times 10^{-6} T^2 + (3.427370) \times 10^{-9} T^3 + \frac{(-0.277375) \times 10^6}{T^2} Capacité thermique du solide en J·mol-1·K-1 et température en kelvins, de 298 à 933 K. Valeurs calculées : 24,21 J·mol-1·K-1 à 25 °C. T (K) T (°C) Cp ( \tfrac { J } { mol \times K } ) Cp ( \tfrac { J } { g \times K } ) 298 24,85 24,2 0,897 340,33 67,18 24,98 0,9258 361,5 88,35 25,29 0,9373 382,67 109,52 25,57 0,9476 403,83 130,68 25,82 0,9571 425 151,85 26,06 0,9659 446,17 173,02 26,29 0,9743 467,33 194,18 26,51 0,9825 488,5 215,35 26,72 0,9905 509,67 236,52 26,94 0,9984 530,83 257,68 27,16 1,0064 552 278,85 27,37 1,0146 573,17 300,02 27,6 1,0229 594,33 321,18 27,83 1,0314 615,5 342,35 28,07 1,0402

T (K) T (°C) Cp ( \tfrac { J } { mol \times K } ) Cp ( \tfrac { J } { g \times K } ) 300,65 27,5 24,26 0,8991 300,49 27,34 24,26 0,899 300,35 27,2 24,25 0,8989 700,17 427,02 29,11 1,0787 721,33 448,18 29,39 1,0893 742,5 469,35 29,69 1,1003 763,67 490,52 30 1,1118 784,83 511,68 30,32 1,1237 806 532,85 30,65 1,1361 827,17 554,02 31 1,149 848,33 575,18 31,36 1,1624 869,5 596,35 31,74 1,1763 890,67 617,52 32,13 1,1908 911,83 638,68 32,53 1,2058 933 659,85 32,95 1,2213

équation[5] : C_{P} = (20.37692) + (0.660817) \times 10^{-3} T + (-0.313631) \times 10^{-6} T^2 + (0.045106) \times 10^{-9} T^3 + \frac{(0.078173) \times 10^6}{T^2} Capacité thermique du gaz en J·mol-1·K-1 et température en kelvins, de 2 790,812 à 6 000 K. Valeurs calculées : T (K) T (°C) Cp ( \tfrac { J } { mol \times K } ) Cp ( \tfrac { J } { g \times K } ) 2 790,812 2 517,66 20,77 0,7697 3 004,76 2 731,61 20,76 0,7695 3 111,73 2 838,58 20,76 0,7695 3 218,7 2 945,55 20,77 0,7696 3 325,68 3 052,53 20,77 0,7699 3 432,65 3 159,5 20,78 0,7702 3 539,62 3 266,47 20,79 0,7706 3 646,6 3 373,45 20,81 0,7712 3 753,57 3 480,42 20,83 0,772 3 860,54 3 587,39 20,85 0,7729 3 967,51 3 694,36 20,88 0,774 4 074,49 3 801,34 20,92 0,7753 4 181,46 3 908,31 20,96 0,7768 4 288,43 4 015,28 21 0,7785 4 395,41 4 122,26 21,06 0,7804

T (K) T (°C) Cp ( \tfrac { J } { mol \times K } ) Cp ( \tfrac { J } { g \times K } ) 2 804,18 2 531,03 20,77 0,7697 2 803,4 2 530,25 20,77 0,7697 2 802,7 2 529,55 20,77 0,7697 4 823,3 4 550,15 21,33 0,7906 4 930,27 4 657,12 21,42 0,7939 5 037,24 4 764,09 21,52 0,7974 5 144,22 4 871,07 21,62 0,8013 5 251,19 4 978,04 21,73 0,8055 5 358,16 5 085,01 21,85 0,81 5 465,14 5 191,99 21,99 0,8149 5 572,11 5 298,96 22,13 0,8201 5 679,08 5 405,93 22,28 0,8257 5 786,05 5 512,9 22,44 0,8317 5 893,03 5 619,88 22,61 0,8381 6 000 5 726,85 22,8 0,8449 [+][-] Conductivité électrique 37,7×106 S·m-1 Conductivité thermique 237 W·m-1·K-1 Solubilité sol. dans NaOH, KOH ou Na2CO3 aqueux[6],

HCl (catalysée par CuCl2, HgCl2 ou une goutte de Hg), HCl + H2O2, H2SO4 dilué (catalysée par les ions Hg(II))[7] Énergies d'ionisation[8] 1re : 5,985768 eV 2e : 18,82855 eV 3e : 28,44765 eV 4e : 119,992 eV 5e : 153,825 eV 6e : 190,49 eV 7e : 241,76 eV 8e : 284,66 eV 9e : 330,13 eV 10e : 398,75 eV 11e : 442,00 eV 12e : 2 085,98 eV 13e : 2 304,1410 eV Isotopes les plus stables iso AN Période MD Ed PD MeV 26Al {syn.} 717 000 ans ε 4,004 26Mg 27Al 100 % stable avec 14 neutrons Précautions Directive 67/548/EEC[9] État pulvérulent : Facilement inflammable F [+] Numéro index : 013-001-00-6 Aluminium en poudre (pyrophorique) 013-002-00-1 Aluminium en poudre (stabilisée)

Classification : F; R15-17 (pyrophorique) F; R11-15 (stabilisée)

Symboles : F : Facilement inflammable

Phrases R : R11 : Facilement inflammable. R15 : Au contact de l’eau, dégage des gaz extrêmement inflammables. R17 : Spontanément inflammable à l’air.

Phrases S : S2 : Conserver hors de portée des enfants. S43 : En cas d’incendie, utiliser … (moyens d’extinction à préciser par le fabricant. Si l’eau augmente les risques, ajouter : « Ne jamais utiliser d’eau »). S7/8 : Conserver le récipient bien fermé et à l’abri de l’humidité. [+][–] Phrases R : 11, 15, 17, Phrases S : 2, 7/8, 43, Transport -

[+] Numéro ONU : 1396 : ALUMINIUM EN POUDRE NON ENROBÉ [+][–] SIMDUT[10] B6 : Matière réactive inflammable B6, [+] B6 : Matière réactive inflammable dégage un gaz inflammable au contact de l'eau : hydrogène

Divulgation à 1,0% selon la liste de divulgation des ingrédients Commentaires : Il existe une classification différente pour l' aluminium (métal) . Pour obtenir plus de détails, consultez ce produit. [+][–] SGH[11],[12] SGH02 : Inflammable Danger H250, H261, P222, P231, P232, P422, [+] H250 : S'enflamme spontanément au contact de l'air H261 : Dégage, au contact de l'eau, des gaz inflammables P222 : Ne pas laisser au contact de l’air. P231 : Manipuler sous gaz inerte. P232 : Protéger de l’humidité. P422 : Stocker le contenu sous ... [+][–] Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C’est un métal pauvre, malléable, de couleur argentée. Il est remarquable pour sa résistance à l’oxydation et sa faible densité. C'est le métal le plus abondant de l'écorce terrestre, et le troisième élément le plus abondant après l'oxygène et le silicium ; il représente en moyenne 8 % de la masse des matériaux de la surface solide de notre planète. L'aluminium est trop réactif pour exister à l'état natif dans le milieu naturel : on le trouve au contraire sous forme combinée dans plus de 270 minéraux différents, son minerai principal étant la bauxite, où il est présent sous forme d’oxyde hydraté dont on extrait l’alumine. Il peut aussi être extrait de la néphéline, de la leucite, de la sillimanite, de l'andalousite et de la muscovite.

L'aluminium métallique est très oxydable, mais est immédiatement passivé par une fine couche d'alumine Al2O3 imperméable de quelques micromètres d'épaisseur qui protège la masse métallique de la corrosion. On parle de protection cinétique, par opposition à une protection thermodynamique, car l’aluminium reste en tout état de cause très sensible à l'oxydation. Cette résistance à la corrosion et sa remarquable légèreté en ont fait un matériau très utilisé industriellement.

L'aluminium est un produit industriel important, sous forme pure ou alliée, notamment dans l'aéronautique, les transports et la construction. Sa nature réactive en fait également un catalyseur et un additif dans l'industrie chimique ; il est ainsi utilisé pour accroître la puissance explosive du nitrate d'ammonium.

La production mondiale de bauxite atteignait 211 millions de tonnes en 2010[13], l'Australie en assurant 33,2 % devant la Chine (19,0 %), le Brésil (15,2 %), l'Inde (8,5 %) et la Guinée (8,2 %) – la Guinée détient à elle seule plus du quart des réserves mondiales de bauxite, estimées fin 2010 à 28 milliards de tonnes. La production mondiale d'aluminium métallique s'est élevée à 41,4 millions de tonnes en 2010[14], dont la Chine a réalisé 40,6 % avec 16,8 millions de tonnes, loin devant la Russie (9,3 %) et le Canada (7,1 %). Sommaire [masquer]

   * 1 Histoire
   * 2 Propriétés
         o 2.1 Propriétés physiques
         o 2.2 Propriétés chimiques
   * 3 Cinétique dans l'organisme humain, et élimination
   * 4 Toxicologie
   * 5 Alimentation
   * 6 Prix au kilogramme
   * 7 Alliages remarquables et utilisations
   * 8 Outil de datation
   * 9 Gisements
   * 10 Production
         o 10.1 Statistiques de production[35]
         o 10.2 Recyclage
         o 10.3 Les cinq premiers producteurs mondiaux
   * 11 Pollution
         o 11.1 Incidents graves liés à l'industrie de l'aluminium
   * 12 Notes et références
   * 13 Voir aussi
         o 13.1 Articles connexes
         o 13.2 Liens externes

Histoire Aluminium à l’état naturel

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 Baux-de-Provence en 1821 un minerai contenant plus de 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. La société Pechiney est créée en France.
   * Le premier site industriel producteur d’aluminium au monde s’installe à Salindres dans le 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 (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 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.
   * de 1941 à 1959, la France a frappé des pièces de monnaie de 50c, 1 F, 2F et 5F en aluminium. Auparavant, pendant la première guerre mondiale et dans les années vingt, de très nombreuses monnaies de nécessité avaient déjà été frappées en France et à l'étranger.

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 cinq à dix nanomètres 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 composé d'alumine se forme spontanément très rapidement quand l’aluminium est mis en contact avec un milieu oxydant comme l’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, 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, ductile et facilement usiné et moulé. Il possède une excellente résistance à la corrosion et une grande longévité. Il est également paramagnétique et ne provoque pas d’étincelles. C’est le deuxième métal le plus malléable et le sixième le plus ductile.

Bombardé par un laser à électrons libres, l’aluminium devient transparent dans les ultraviolets extrêmes[15]. Propriétés chimiques

En solution, l’aluminium se trouve le plus généralement sous la forme d’ions Al3+. Il s’oxyde lentement à froid et rapidement à chaud pour former l’alumine Al2O3. L’action des acides sur l’aluminium produit l’ion cité plus haut.

La réaction de l'aluminium avec une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium (soude) produit de l’aluminate de sodium et du dihydrogène gazeux, selon une réaction exothermique d’équation : \mathrm{2\, Al + 2\, (Na^+,OH^-) + 6\, H_2O \longrightarrow 2\, [Na^+,Al(OH)_4^-] + 3\, H_2}

Les hydroxydes d’aluminium s’obtiennent en général en précipitant une solution contenant des cations Al3+ à l’aide d’une base. Cette méthode permet de former selon les conditions de précipitation différentes phases cristallographiques tel que la bayerite, la boehmite, la gibbsite.

L’aluminium est aussi utilisé en tant que réducteur fort, notamment pour l’aluminothermie et en pyrotechnie dans les feux d'artifice, où il joue un rôle similaire au magnésium, à moindre coût et avec une puissance plus grande. Cinétique dans l'organisme humain, et élimination

L'organisme d'un sujet sain contient au total de 30 à 50 mg (ATSDR 1999), surtout présent dans l’os (+/- 50 %), le poumon (environ 25 %) et le foie (20 à 25 %). Le reste est partagé dans d'autres organes, dont le système nerveux central et la rate. Les taux tissulaires et notamment dans le poumon et le cerveau augmentent avec l’âge (ATSDR 1999). Le traçage isotopique (isotope radioactif 26Al) d'aluminium injecté montre que 24 h après l’injection, 99 % de l’aluminium sanguin est passé dans la fraction plasmatique. Peu à peu, le taux intra-érythrocytaire augmente pour atteindre 14 %. L'aluminium se lie, dans le plasma, préférentiellement à la transferrine (80 %), et à l'albumine à hauteur de 10 %, les 10 % restant sont transportés par des protéines de bas poids moléculaire (LMW). L'Al-transferrine se dépose surtout dans la rate et le foie (riches en récepteurs-transferrine), pendant que l'Al-LMW se fixe dans l’os (qui ne contient pas de récepteurs-transferrine) [16]. L'homme élimine plus de 95 % de l'aluminium ingéré dans les fèces, et 83 % de l'aluminium qui aura passé la barrière intestinale sera éliminé par voie urinaire (avec une fonction rénale normale, la dose éliminée varie de 3 à 20 μg/L d'urine [17], [18] [19] [20]. Des chélateurs (EDTA, déféroxamine...) en accélèrent l'élimination). La demi-vie dans l'organisme varie selon l'importance et la durée d’exposition et la durée de la redistribution de l’aluminium à partir des organes qui l'ont stocké. Elle peut durer plusieurs années. Elle est triphasique : en phase 1, la moitié de l'aluminium est éliminé en quelques heures, en phase deux, 50 % de ce qui reste est éliminé en quelques semaines, et il faut habituellement plus d'un an pour éliminer la moitié du reste [21]. Toxicologie

L’aluminium est reconnu pour ses effets neurotoxiques, avec l'« encéphalopathie des dialysés » (ou « démence des dialysés ») observée dès 1972, qui a pu être attribuée en 1978 à l'aluminium contenu dans le dialysât, qui s'ajoute à un apport oral d'hydroxyde d'aluminium visant à contrôler l'hyperphosphorémie du patient[22]. Des personnes exposées à l’aluminium (suite à une ou plusieurs vaccinations[23],[24] ou un traitement de dialyse) peuvent développer des complications au niveau du système nerveux central, la myofasciite à macrophages, l’encéphalopathie, l’épilepsie et des troubles de 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 arrêts cardiaques chez les humains. Les cellules du cerveau des patients atteints d’Alzheimer contiennent de 10 à 30 fois plus d’aluminium que la normale[25]. La réglementation européenne impose maintenant aux centres de dialyse de mieux contrôler l'exposition des dyalisés à l'aluminium, ce qui s'est traduit par une diminution de leurs taux sériques moyens des dialisés, avec vers une diminution de 61,8 ± 47,5 μg/L en 1988 à 25,78 ± 22,2 μg/L en 1996 [22].

Une étude de l'Institut français de Veille sanitaire (INVS, en 2003, a montré le manque de données suffisantes pour confirmer ou infirmer les conséquences de l’aluminium sur la santé. Par exemple, la la qualité des eaux de boisson est très suivie, mais non les effets des emballages en aluminium[26].

On peut trouver de l’aluminium dans les aliments, l’eau, les déodorants[27], les vaccins et les médicaments[28]. 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. Cependant, le sulfate d'aluminium est utilisé dans le traitement des eaux.

En France, la campagne massive de vaccination suite à la Grippe A (H1N1) de 2009-2010 a relancé la polémique sur les risques de santé liés à cet élément car 47% des vaccins commercialisés contiennent comme adjuvant de l'aluminium[29]. Une des premières statues coulées en aluminium (1893), L’Ange de la charité chrétienne souvent appelé Eros trônant sur le Shaftesbury Memorial situé à Piccadilly Circus, à Londres Lingot d’aluminium Raies d’émission Bauxite (Hérault) Production mondiale d’aluminium Production mondiale d’aluminium primaire. Source : International Aluminium Institute Alimentation

L'aluminium est repris comme additif alimentaire, son numéro SIN est E173[30],[31]. Prix au kilogramme

Au 1er février 2011, la tonne d'aluminium s'échangeait à 3 500 USD, soit 2 530 EUR, d'où un prix au kilogramme de 2,53 €. 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 alliages aux propriétés variées.

Parmi les secteurs utilisant l’aluminium, on peut citer :

   * les transports (automobiles, avions, camions, trains, bateaux, vélos etc.) ;
   * l’emballage (boîtes de conserve, papier aluminium, canettes, barquettes, aérosols, etc.) et notamment les emballages alimentaires ;
   * la construction (fenêtres, portes, gouttières, etc.) ;
   * les biens de consommation (appareils, ustensiles de cuisine etc.) ;
   * les fils électriques (la conductivité de l’aluminium ne représente que 60 % de celle du cuivre, mais l’aluminium est plus léger et moins cher) ;
   * de l’aluminium très pur (99,980 à 99,999 %) est employé en électronique et pour les CD.
   * de l'alliage de l'aluminium soumis à une torsion sous haute pression (60 T/ cm2) puis à un vieillissement, est doté d'une « nanostructure hiérarchique » et de performances atteignant celles des meilleurs aciers. Il est employé en aéronautique ou astronautique[32].

Outil de datation

   * En géomorphologie et paléosismologie, l’isotope 26Al, créé par les rayons cosmiques, est utilisé pour la datation par isotopes cosmogéniques de surfaces ou la détermination de taux d’érosion.
   * Le système solaire provient d'une nébuleuse où le 26Al était autrefois réparti de manière homogène (à ± 10% ; ceci est démontré par l'analyse des chondres des météorites les plus anciennes). Il se désintègre en magnésium avec une demie-vie de 0,73 million d'années, ce qui constitue un étalon pour évaluer la date de formation des premiers solides du systèmes solaire[33]. Ceci pourra aider à mieux connaître le calendrier de la formation des premiers solides du système solaire.[réf. nécessaire]

Gisements

L’aluminium est un élément abondant dans la croûte terrestre mais il se trouve rarement sous sa forme pure[34]. C’est le troisième élément le plus abondant dans la croûte terrestre (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 Articles détaillés : Extraction de l'alumine, Production de l'aluminium par électrolyse et Liste de producteurs d'aluminium.

La bauxite contient de l’alumine (Al2O3), 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)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 (Na3AlF6), le fluorure de calcium (CaF2), le fluorure de lithium et d’aluminium (Li3AlF6) et le fluorure d’aluminium (AlF3) afin d’abaisser le point de fusion de 2 040 °C à 960 °C.

La production d’une tonne d’aluminium nécessite de quatre à cinq tonnes de bauxite. Elle nécessite entre 13 000 et 17 000 kWh (entre 47 et 61 GJ). Lors de l’électrolyse, sont émis des gaz tels que du dioxyde de carbone, (CO2), du monoxyde de carbone (CO), des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), et des fluorures gazeux. Dans les meilleures usines, le monoxyde de carbone (CO) et les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont brûlés ou recyclés comme source de carbone, et les fluorures sont retournés dans le bain d’électrolyse. Statistiques de production[35]

La production mondiale d’aluminium secondaire à partir du recyclage s’est élevée à 7,6 Mt en 2005, soit 20 % de la production totale de ce métal. Année↓ Afrique↓ Amérique du Nord↓ Amérique latine↓ Asie↓ Europe et Russie↓ Océanie↓ Total↓ 1973 249 5 039 229 1 439 2 757 324 10 037 1978 336 5 409 413 1 126 3 730 414 11 428 1982 501 4 343 795 1 103 3 306 548 10 496 1987 572 4 889 1 486 927 3 462 1 273 12 604 1992 617 6 016 1 949 1 379 3 319 1 483 14 763 1997 1 106 5 930 2 116 1 910 6 613 1 804 19 479 2003 1 428 5 945 2 275 2 457 8 064 2 198 21 935 2004 1 711 5 110 2 356 2 735 8 433 2 246 22 591 Production d’aluminium en milliers de tonnes Recyclage

L’aluminium a une excellente recyclabilité théorique, mais il faut le collecter, le trier et le faire fondre nécessite une quantité importante d'énergie. 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 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 quasiment recyclable à l’infini sans perdre ses qualités, à condition de ne pas fondre dans un même bain des alliages de composition différente. Pour cette raison les producteurs refusent une partie significative de l'aluminium récupéré dans les déchets ménagers.

Le recyclage de l’aluminium a commencé à être pratiqué dans les années 1900 et a régulièrement progressé : dans la consommation d’aluminium en Europe, la part d’origine recyclage est passée de 50 % en 1980 à plus de 70 % en 2000. Il existe différentes filières industrielles de récupération de l’aluminium.

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 par piqûre), sous l’effet de l’acidité des aliments. Les conséquences d’une alimentation polluée ont déjà été évoquées.

En France, L'aluminium des décharges des déchets industriels et assimilés est récupéré est broyé puis refondu par des affineurs d’aluminium pour produire l' aluminium de seconde fusion. Ce dernier est essentiellement utilisé pour fabriquer des pièces de fonderie pour l’automobile (blocs moteur, culasses, pistons, etc.). L’aluminium « ménager » est récupéré avec les emballages 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. En 2010, 20 % de l'aluminium récupéré dans les poubelles est classé en refus de tri (refusé par les industriels) et envoyé en enfouissement ou en incinération où il contribue à polluer l'environnement. En 2009, en France, 32 % des emballages en aluminium ont été recyclés ; Les petites canettes métalliques, les canettes écrasées, les feuilles d'aluminium froissées, emballages de type Nespresso, etc. sont rejetées par le processus de tri du fait de leur taille, de même que le papier aluminium et divers composés contenant de l'aluminium (environ 50 000 t/an, rien que pour la France). Nespresso, les fabricants de barquettes en aluminium ou de rouleau en aluminium ne payent pas la taxe éco-emballage ; les centres de tri ne sont donc pas financé pour les trier à fin de recyclage. En 2010, des industriels ont créé un club du recyclage de l'emballage léger en aluminium et en acier (Celaa). Les tests faits en 2010 dans trois départements ont montré qu'il était parfaitement possible de recycler des produits tels que les capsules de machines à café familiale, feuilles d'aluminium et d'autres petits éléments ; cela augmenterait de 4 à 5 % le recyclage de l'acier et de 20 % celui de l'aluminium. Deux expérimentations sont prévues en 2011 en Ile-de-France [36].

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

Dans la liste de producteurs d'aluminium dans le monde, les cinq principaux sont en 2006 [37] :

   * Rio Tinto Alcan
   * Rusal
   * Alcoa
   * Hydro Al
   * Chalco

Pollution

Trois types de pollutions sont engendrées par la production de l’aluminium[38]:

   * une pollution par les rejets de production d'alumine à partir de la bauxite, dites boues rouges stockées dans des aires protégées par des digues; ces boues sont caustiques (soude) et contiennent divers métaux ;
   * une pollution fluorée lors de la transformation de l’alumine en aluminium ;
   * des rejets gazeux au-dessus des cuves d’électrolyse, qui doivent être captés.

Incidents graves liés à l'industrie de l'aluminium

Le 4 octobre 2010, un réservoir de l'usine de production de bauxite-aluminium, Ajkai Timfoldgyar Zrt, située à Ajka, à 160 kilomètres de Budapest s'est rompu déversant entre 600 000 et 700 000 mètres cube de boue rouge toxique composée d’éléments nocifs et très corrosifs qui ont inondé trois villages dans un rayon de 40 km² avant d'atteindre le Danube menaçant l’écosystème du grand fleuve avec un taux alcalin légèrement au-dessus de la normale[39],[40],[41],[42].

Le bilan des pertes humaines s'élève à 9 morts dont une fillette de 14 mois et plus de 150 blessés, l’écosystème à proximité de l’usine a été entièrement détruit, la marée rouge a emporté avec elle le bétail et les animaux de fermes, des milliers de poissons ont péri. Le gouvernement hongrois a décrété l'état d'urgence[43],[44].La région demeure sous le risque d'une deuxième inondation semblable après que plusieurs fissures ont été remarquées sur le réservoir nord menaçant de déverser 500 000 mètres cube de boue rouge de plus[45],[46]. Notes et références

  1. ↑ a, b et c (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90e éd., Relié, 2804 p. (ISBN 978-1-420-09084-0) 
  2. ↑ Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
  3. ↑ (en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, « Covalent radii revisited », dans Dalton Transactions, 2008, p. 2832 - 2838 [lien DOI [archive]] 
  4. ↑ Procès-verbaux du Comité international des poids et mesures, 78e session, 1989, pp. T1-T21 [archive] (et pp. T23-T42, version anglaise).
  5. ↑ a, b et c (en) « Aluminum » sur NIST/WebBook, consulté le 28 juin 2010
  6. ↑ (en) Metals handbook, vol. 10 : Materials characterization, ASM International, 1986, 1310 p. (ISBN 0-87170-007-7), p. 346 
  7. ↑ (en) Thomas R. Dulski, A manual for the chemical analysis of metals, vol. 25, ASTM International, 1996, 251 p. (ISBN 0803120664) [lire en ligne [archive]], p. 71 
  8. ↑ (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, TF-CRC, 2006, 87e éd. (ISBN 0849304873), p. 10-202 
  9. ↑ ESIS [archive]. Consulté le 1 février 2009
 10. ↑ « Aluminium (poudre) [archive] » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
 11. ↑ Numéro index 013-001-00-6 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 [archive] (16 décembre 2008)
 12. ↑ SIGMA-ALDRICH [archive]
 13. ↑ (en) USGS Minerals – 2011 [archive] « Bauxite. »
 14. ↑ (en) USGS Minerals – 2011 [archive] « Aluminum. »
 15. ↑ L'aluminium peut devenir transparent aux ultraviolets [archive], 2 août 2009 (ref. Nature Physics 5, 693 - 696 (2009) )
 16. ↑ Day J.P., Barker J., King R.V., Miller J and al. Biological chemistry of aluminium studied using Al and accelerator mass spectrometry. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research 1994; B92:463-468.
 17. ↑ Kaehny WD, Hegg AP, Alfrey AC. Gastrointestinal absorption of aluminum from aluminum-containing antacids. New England Journal of Medicine 1977; 296(24):1389-90
 18. ↑ Valkonen S, Aitio A. Analysis of aluminium in serum and urine for the biomonitoring of occupational exposure. Science of the Total Environment 1997; 199(1-2):103-10.
 19. ↑ Aitio A, Riihimäki V, Valkonen S. Aluminium. In Biological monitoring of chemical exposure in the wor place, WHO, Genève 1996; 2:1-17
 20. ↑ Lauwerys R.R, Hoet P. Industrial chemical exposure : Guidelines for biological monitoring. Lewis publishers. 3rd Ed 2001; 638p.
 21. ↑ Bismuth C. Toxicologie clinique. Médecine-Sciences. Ed. Flammarion, 2000; 1092p.
 22. ↑ a et b Neuro toxicité de l'aluminium [archive]
 23. ↑ Vaccine Ingredients [archive]
 24. ↑ CANV - Composition des vaccins [archive]
 25. ↑ HARRINGTON CR et col. « Alzheimer’s disease-like changes. » Lancet 1994-343-993, 7
 26. ↑ Claire Gourier-Fréry, Nadine Fréry, Claudine Berr, Sylvaine Cordier, Robert Garnier, Hubert Isnard, Coralie Ravault, Claude Renaudeau IVS, 2003, Aluminium - Quels risques pour la santé ? [archive], PDF, 184 pages
 27. ↑ Les sels d'aluminium utilisés comme antitranspirant (et la pierre d'alun?)
 28. ↑ Évaluation des risques sanitaires liés à l’exposition de la population française à l’aluminium : eaux, aliments, produits de santé [archive]
 29. ↑ Virginie Belle, Quand l'aluminium nous empoisonne - Enquête sur un scandale sanitaire, Éd. Max Milo, 2010
 30. ↑ Codex alimentarius, « Noms de catégories et systèmes international de numérotation des additifs alimentaires [archive] » sur http://www.codexalimentarius.net [archive], 2009. Consulté le 19 mai 2010
 31. ↑ E173 [archive]
 32. ↑ (en) Peter V. Liddicoat & al, « Nanostructural hierarchy increases the strength of aluminium alloys », dans Nature, 7 septembre 2010 [texte intégral [archive], lien DOI [archive] (pages consultées le 22 septembre 2010)] 
 33. ↑ Villeneuve, Johan; Chaussidon, Marc; Libourel, Guy ; « Homogeneous Distribution of 26Al in the Solar System from the Mg Isotopic Composition of Chondrules » ; Revue Science, Volume 325, Issue 5943, pp. 985- (2009) (En savoir plus [archive])
 34. ↑ Photo d’un fragment naturel de roche contenant de l’aluminium [archive]
 35. ↑ (en) International Aluminium Institute [archive]
 36. ↑ Recyclage ; Oui, on peut recycler les emballages légers en alu [archive] Environnement-Magazine, 1 février 2011, consulté 2011/02/06
 37. ↑ Les Échos, 24 décembre 2007, p. 26.
 38. ↑ http://www.emt-india.net/process/aluminium/pdf/TheBauxiteMiningandAluminaRefiningProcess.pdf [archive]
 39. ↑ http://tempsreel.nouvelobs.com/actualite/monde/20101008.FAP9202/hongrie-entre-600-000-et-700-000m3-de-boue-rouge-se-sont-deverses.html [archive]
 40. ↑ http://www.ladepeche.fr/article/2010/10/09/923641-Hongrie-Controverse-autour-des-boues-toxiques.html [archive]
 41. ↑ http://afriqueactu.net/10552/monde-2/environnement-2/hongrie-11-million-de-metres-cube-de-boue-dans-le-danube [archive]
 42. ↑ http://www.cdurable.info/Boues-rouges-Hongrie-consequences-catastrophe-majeure-ecologiques-sanitaires-Europe,2915.html [archive]
 43. ↑ http://www.lefigaro.fr/flash-actu/2010/10/13/97001-20101013FILWWW00338-hongrieboues-neuf-morts-nouveau-bilan.php [archive]
 44. ↑ http://www.radinrue.com/spip.php?article6044 [archive]
 45. ↑ http://www.liberation.fr/monde/01012295337-la-hongrie-s-attend-a-une-nouvelle-inondation-de-boue-rouge-toxique [archive]
 46. ↑ http://www.rtlinfo.be/info/monde/europe/744049/hongrie-une-2eme-maree-rouge--probable- [archive]

Voir aussi

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   * « Aluminium », sur le Wiktionnaire (dictionnaire universel)

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