alumini
Sumari de l’article

©
Friedrich Wöhler l’aïllà pur per primera vegada el 1827, bé que Ørsted l’havia obtingut impur dos anys abans. L’alumini terrestre és constituït exclusivament pel núclid 27, però en els meteorits hom troba el núclid radioactiu 26, que és el més important dels 6 isòtops radioactius que han estat obtinguts artificialment. Constitueix el 8,13% de l’escorça terrestre i és, per ordre d’abundància, el tercer dels elements i el primer dels metalls. No existeix a l’estat natiu, i hom el troba sobretot en forma de silicats (argiles, caolí, aluminosilicats), d’òxid (alúmina anhidra o hidratada) i de fluorur doble d’alumini i de sodi (criolita). El mineral del qual és extret és la bauxita, un òxid impur hidratat, a partir del qual hom prepara l’òxid anhidre pur alúmina . Hom obté el metall per electròlisi al voltant de 900-950°C de l’alúmina dissolta en criolita fosa, amb addició eventual de fluorur càlcic (procediment Hall-Héroult). La cèl·la electrolítica és una caixa de ferro folrada interiorment de grafit, que serveix de càtode, i els ànodes són també de grafit. Bé que la criolita participa en la reacció, tot passa com si, essencialment, s’electrolitzés l’alúmina. L’alumini es deposa al càtode i s’aplega al fons de la caixa, d’on és sagnat de tant en tant; l’oxigen oxida el grafit dels ànodes, la qual cosa en provoca un consum important. El metall obtingut és de puresa 98-99,5% i conté petites quantitats de ferro, silici i alúmina. Per a obtenir-lo més pur cal sotmetre'l a una segona electròlisi (procediment Hoopes), i hom assoleix aleshores pureses de 99,995%. Tots els intents d’obtenir alumini més econòmicament, a partir de l’argila, han fracassat fins ara. Químicament, l’alumini és un element molt reactiu. No s’altera a l’aire sec, però a l’aire humit o en contacte amb l’aigua s’oxida ràpidament, bé que resta de seguida protegit per una capa d’òxid contínua, coherent, insoluble en l’aigua impermeable. Aquesta capa pot ésser engruixida per tractaments químics o per oxidació anòdica ( anodització ) i és susceptible de rebre coloracions decoratives. Si l’alumini és amalgamat, baldament sigui superficialment, la protecció de l’òxid falla, i aleshores és atacat ràpidament per l’aigua. A alta temperatura l’alumini crema violentament en l’oxigen tot desprenent una gran quantitat de calor. Amb els halògens i el nitrogen produeix, en calent, halurs i nitrur. Els àcids, exceptuant l’àcid nítric, l’ataquen (amb més o menys rapidesa, segons llur natura i segons la temperatura), i donen sals d’Al 3 +. Els hidròxids alcalins l’ataquen de pressa i donen aluminats. Les solucions de sal, i en particular l’aigua de mar, el corroeixen ràpidament. La seva forta electropositivitat fa que sigui molt reductor; redueix un gran nombre d’òxids metàl·lics aluminotèrmia i àdhuc l’aigua, el CO i el CO 2 . La seva estructura electrònica li permet d’actuar com un acceptor d’electrons, i la seva tendència a formar un octet és demostrada pels seus composts tetraèdrics, que impliquen hibridació sp 3 . El clorur i el bromur anhidres, per exemple, són dimèrics a l’estat de vapor i en solvents no polars (amb els halògens disposats tetraèdricament), i són àcids de Lewis típics. Són ben coneguts, d’altra banda, els ions complexos [AlX 4 ] - (cloroaluminats, bromoaluminats, etc). Analíticament, l’alumini és detectat amb el roig d’alitzarina S (precipitat vermell en medi acètic) i és valorat per colorimetria amb aluminó en solució amònica. A l’estat pur la resistència a la tracció de l’alumini metall és reduïda, però augmenta molt ràpidament per aliatge amb quantitats àdhuc petites d’altres metalls, d’on l’interès dels seus aliatges. Els aliatges on l’alumini domina (aliatges lleugers) es beneficien de la seva lleugeresa, i alguns, de la seva mal·leabilitat. Per aquesta raó són molt utilitzats en la construcció aeronàutica i automobilística i en el material de transport en general. Els elements d’aliatge més importants i freqüents són el coure, el silici, el magnesi i el zinc. Hom sol distingir dos grups principals, que són els aliatges d’emmotllament i els de forja. En general, els primers contenen menys additius, i en cada grup hom troba aliatges millorables per tractaments tèrmics i per envelliment. Entre els aliatges de forja destaquen els d’Al i Cu, amb algun o alguns altres elements. A ells pertanyen els duraluminis, que són els aliatges lleugers de major interès històric i que contribuïren decisivament al desenvolupament de la construcció aeronàutica duralumini . Són encara emprats àmpliament, bé que amb variacions en llur composició, per a millorar certes característiques, per exemple la resistència a la tracció. Alguns aliatges Al-Zn-Mg-Cu assoleixen resistències superiors a 60 kg/mm 2 ; d’altres, que contenen Al-Si-Mg-Cu-Ni, es distingeixen per llurs febles coeficients de dilatació que els fan adequats per a pistons de motors de combustió interna. Entre els aliatges d’emmotllament són molt notables també els Al-Cu. Els que tenen del 8 al 12% de Cu són resistents a la tracció, s’emmotllen bé i mantenen llurs qualitats a alta temperatura. Els Al-Si són més dúctils i més resistents al xoc i a la corrosió que els Al-Cu: amb a l’entorn del 13% de silici alpax són molt corrents en foneria. Amb el silici pels volts del 4,5% i l’addició de magnesi són resistents als agents atmosfèrics i hom els empra en arquitectura amb fins decoratius. Els aliatges Al-Mg magnali són estimats per llur lleugeresa i llur resistència a la corrossió; amb el 10% de Mg són els més lleugers i més tenaços de tots els aliatges d’alumini. Hi ha també aliatges més complexos, tant de forja com d’emmotllament, que mantenen bones característiques mecàniques a altes temperatures, que són aprofitades en la construcció de peces per a reactors, turboreactors i similars. Els anomenats bronze d’alumini es classifiquen entre els aliatges de coure. La soldadura de l’alumini i dels seus aliatges presenta certes dificultats a causa de la formació d’una capa d’alúmina, que fa necessari un flux decapant constituït generalment per clorurs i fluorurs alcalins. El metall d’aportació ha d’ésser en principi el mateix que el metall a soldar. Quan això no és possible, hom utilitza en general uns aliatges Al-Si (a 6% de Si, o bé d’alpax). Si basta una soldadura corrent, hom sol utilitzar un aliatge d’aproximadament 70% de Sn i 30% de Zn, que és treballat pels volts de 400°C. Les aplicacions de l’alumini metàl·lic i dels seus aliatges són molt importants i variades. Pur, és utilitzat per a estris de cuina, bidons, aparells per a la indústria química, instrument de precisió, etc. Altres aplicacions molt importants són: les de l' alumini en pols, l' alumini en pasta i el paper d’alumini ; la seva utilització com a conductor elèctric, ja que si a igual secció és menys bon conductor que el coure, a pes igual li resulta superior; en fi, l’aluminatge del ferro i aliatges ferris. Les aplicacions dels aliatges d’alumini en la indústria mecànica, en la indústria de l’automòbil, i en el ram de la construcció aeronàutica són innombrables.
La producció d'alumini


©
L'alumini en la construcció
En construcció , l’alumini és emprat actualment en gran escala per a la fabricació seriada de fusteria metàl.lica i d’elements estructurals. L’ús de l’alumini en aquest terreny s’ha desenvolupat gràcies a l’invent del procés d’anodització que allarga durant bastant de temps el bon aspecte de l’alumini polit. Aquest bon aspecte s’ajunta al de la seva lleugeresa per a fer-ne un material molt apte per a aquestes aplicacions. Recentment ha estat molt difosa la construcció de façanes senceres d’alumini ( mur cortina ) perquè són lleugeres i permeten un grau de prefabricació i de rapidesa de col.locació que no tenen els materials tradicionals.