Aluminiul

          Răspândire în natură: Al este cel mai răspândit metal în natură; el alcătuieşte 7,4% din scoarţa pământului. Al nu există în stare nativă. Dintre mineralele mai importante sunt: micele, feldspaţii respectiv şi produsele de alterare ale acestora: caolinul şi argila, corindonul şi varietăţile lui, bauxita apoi criobitul.

          Preparare: Fabricarea Al comportă două etape: a) fabricarea oxidului de Al
b) obţinerea Al din alumină
a) Al , mai ales acela destinat construcţiilor de avioane nu trebuie să conţină nici fier nici siliciu. De aceea când bauxitele conţin cantităţi mai mari de fier şi de siliciu, ele trebuie supuse unor tratamente prealabile de purificare.
Procedeul Bayer este unul dintre cele mai răspândite procedee pentru fabricarea aluminei din bauxite sărace în fier şi siliciu. În acest procedeu, bauxita, în prealabil calcinată şi măcinată, este tratată cu hidroxid de sodiu, în autoclave, la 4 – 6 at şi 160 – 180 C. Oxidul de Al din bauxită trece în soluţie sub formă de aluminat de sodiu Na[Al(OH)4]. Amestecul se filtrează, separându-se soluţia de aluminat de sodiu de hidroxizii de fier şi de combinaţiile siliciului cu aluminatul de sodiu.
În soluţia cu aluminat de sodiu se introduce fie un curent de bioxid di carbon, când precipită hidroxidul de Al.

2Na[Al(OH)4] + CO2 = 2Al(OH)3 + Na2CO3 + H2O

fie cantităţi mici de Al(OH)3 care amorsează desc aluminatului având rol de germen de cristalizare pentru separarea hidroxidului de Al:

Na[Al(OH)4] = Al(OH)3 + NaOH

Hidroxidul de Aluminiu obţinut se calcinează în cuptoare rotative la 12000C când trece în oxid de Al:

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O

Noroaiele roşii rămase de la separarea hidroxidului de Al conţin în afară de oxizi de fier şi siliciu, oxid de titan şi oxid de vanadiu, a căror extragere este o problemă luată în cercetare.

Un conţinut mai mare de siliciu în bauxită este dăunător, deoarece siliciul trece în Al2O3, de unde poate pătrunde în Al metalic.

b)Oxidul de aluminiu nu poate fi redus cu cărbune deoarece s-ar forma carbura de aluminiu, Al4C3. Cum însă alumina are un punct de topire foarte ridicat(20500C) în topitură se adaugă drept fondant criolit, care scade temperatura de topire la 9800C. Se lucrează la intensităţi de curent de peste 50000A.
Celula electrolitică este formată dintr-o cuvă de oţel căptuşită cu blocuri de grafit suspendaţi în topitură. Prin trecerea curentului electric, Al se adună în jurul catodului la fundul celulei, de unde este scos periodic, iar O este pus în libertate la anod, unde se uneşte cu carbonul electrodului formând oxizi de carbon. Anodul fiind consumat, trebuie înlocuit din timp în timp.
Al obţinut este impur şi trebuie rafinat. Pentru obţinerea aluminiu foarte pur, cu 99,90 – 99,99% Al se foloseşte rafinarea electrolitică.

Proprietăţi fizice: Aluminiu este un metal alb – argintiu, care cristalizează în sistemul cubic cu feţe centrate. Este un metal uşor mai puţin dur decât cuprul. Aluminiu este un foarte bun conducător de căldură şi electricitate. Conductibilitatea electrică şi cea termică sunt aproximativ pe jumătate cât la cupru. Aluminiu este foarte plastic; poate fi laminat, bătut în foi foarte subţiri  sau transformat în sârmă fină.

Proprietăţi chimice: Aluminiul este un element activ din punct de vedere chimic. Deşi are caracter puternic electropozitiv la temperatură obişnuită aluminiul pur devine stabil în aer, deoarece este apărat de pelicula subţire de oxid de aluminiu format la suprafaţa lui. Tot aşa de stabil este faţăde apă. Formarea peliculei de oxid de aluminiu care protejează metalele de acţiunea aerului şi umezelii poate fi împiedicată prin analgamarea suprafeţei aluminiului.
De aceea, o bucată de tablă de aluminiu analgamată prin frecarea suprafeţei cu o soluţie concentrată de clorură mercurică sau pulbere de oxid  de mercur sau direct cu mercur, expusă la aer, se acoperă cu eflorescente albe datorită formării hidroxidului de aluminiu.
Încălzit până la 7000C, aluminiu în pulbere arde arde în aer cu lumină strălucitoare, formând oxid de aluminiu.

4Al + 3O2 = 2Al2O3

Cantitatea de căldură degajată în această reacţie este apreciabilă.

Din cauza afinităţii mari a Aluminiului pentru O, el îl scoate din oxizii metalici mai puţin activi. De exemplu, dacă un amestec format din pulbere de aluminiu şi oxid de fier este aprins este aprins datorită reacţiei care are loc:

2Al + Fe2O3 = Al2O3 + 2Fe

este extrem de energică iar căldura degajată ridică temperatura produselor până la peste 20000C. La această temperatură fierul se topeşte iar oxidul de aluminiu se ridică la suprafaţă. Reacţia stă la baza procedeului aluminotermaplicat la extragerea unor metale din oxizii lor cum şi pentru obţinerea temperaturii înalte necesare sudurii fierului.
Aluminiul reacţionează cu clorul şi bromul la temperaturi obişnuite, iar cu iodul la încălzire.Cu azotul şi carbonul se combină la temperaturi foarte ridicate. Cu acizii minerali reacţionează la căldură, formând sărurile respective. Aluminiul reacţionează energic cu hidroxizii alcalini, se formează un hidroxo aluminat şi se dezvoltă hidrogenul. Reacţia se desfăşoară în două etape. În prima, pelicula de oxid de aluminiu fiind îndepărtată de soluţia de hidroxid alcalin, al metalelor reacţionează cu apa; rezultă hidroxidul de aluminiu care în etapa a doua cu hidroxidul alcalin formează hidroxoaluminaţi de exemplu:

2Al + 2H2O = 2Al(OH)3 + 3H2
Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]