Chim. - Elemento
chimico avente simbolo
Al, numero atomico 13, peso atomico 26,98,
appartenente al III gruppo del sistema periodico. Allo stato puro, l'
a.
è un metallo bianco argentato, leggero, che cristallizza nel sistema
monometrico con reticolo cubico a facce centrate. Il suo punto di fusione
è 660 °C, quello di ebollizione 2.450 °C e la densità
2,708. È il metallo più diffuso nella crosta terrestre. Non si
trova però libero in natura, bensì combinato in numerosissimi
composti: sotto forma di silicato è presente nei feldspati, nelle miche,
nell'argilla; come ossido si trova in diversi minerali, come il corindone, il
rubino, lo zaffiro; sotto forma di ossido idrato costituisce il componente
principale della bauxite, minerale da cui viene quasi esclusivamente estratto.
• Encicl. - Fu isolato per la prima volta da
H.C. Oersted nel 1825 e ottenuto puro da F. Wöhler nel 1827. Nel 1854
Sainte-Claire Deville preparò alcuni chili di
a. mediante
riduzione del cloruro con sodio; l'
a. così prodotto aveva
però un costo proibitivo. Nel 1886 lo statunitense C.M. Hall e il
francese P. L.T. Héroult scoprirono, indipendentemente l'uno dall'altro,
che l'ossido di
a. si scioglie facilmente nella criolite fusa
(Na
3AlF
6) e può quindi essere decomposto per via
elettrolitica nel metallo grezzo fuso. Solo da allora iniziò la
fabbricazione industriale dell'
a., a prezzi convenienti. ║
Proprietà e usi: la dote più apprezzata di questo metallo
duttile e malleabile è la leggerezza (ha peso specifico 2,7 g/ml). La sua
conducibilità elettrica è pari al 62% di quella del rame e di
conseguenza un conduttore di
a., a parità di caratteristiche
elettriche, pesa la metà di uno di rame ed è più economico.
Per questa caratteristica l'
a. è quindi molto usato in
elettrotecnica, nell'industria automobilistica e nell'industria elettrica
L'
a. viene inoltre impiegato nell'industria chimica e in quella
alimentare, nella fabbricazione di utensili da cucina e di elettrodomestici, nei
veicoli ferroviari e industriali, nel materiale minerario, nelle costruzioni
marine, nell'industria tessile e in molte altre applicazioni industriali. In
medicina è utilizzato per applicazioni locali in modo da facilitare la
cicatrizzazione delle ulcerazioni torpide come l'ulcera varicosa. L'
a.
è stabile all'aria, poiché si ricopre di uno strato di ossido che
lo protegge. Tale protezione può essere ulteriormente rinforzata con
trattamenti chimici ed elettrochimici. Il metallo non è intaccato
dall'acido nitrico concentrato, mentre si discioglie facilmente in acido
cloridrico e negli alcali caustici. Riduce molti ossidi metallici, con un forte
sviluppo di calore; su tale reazione è basato il processo
dell'
alluminotermia per la produzione di metalli come cromo e manganese,
esenti da carbonio. ║
Produzione: la preparazione, a partire dalla
bauxite, dell'ossido di
a. puro (
allumina) da destinare alle
celle elettrolitiche per la produzione dell'
a. si effettua seguendo
usualmente il processo messo a punto da K.J. Bayer nel 1894. La bauxite, dopo
frantumazione, essiccamento e macinazione fine, viene immersa in una soluzione
di soda caustica alla temperatura di 180° C e alla pressione di 15 atm. Le
impurezze, costituite soprattutto da sali di ferro, di titanio e di silicio,
vengono separate per decantazione e filtraggio. L'idrato ottenuto, dopo
lavaggio, viene calcinato alla temperatura di 1.200° C e quindi trasformato
in allumina anidra. Per la produzione dell'
a. non è
possibile ridurre direttamente l'allumina seguendo i metodi tradizionali
della metallurgia ignea, essendo un ossido molto refrattario: si ricorre quindi
al processo elettrochimico. L'elettrolisi si realizza in un bagno fuso di
criolite con il 5% di allumina pura alla temperatura di 950-1.000° C. La
cella è formata da un cassone in acciaio ricoperto di refrattario, avente
la parte inferiore di carbone amorfo, collegata al polo negativo (catodo) di un
generatore di corrente continua. Gli anodi sono costituiti da una serie di
elettrodi sospesi a mezzo di barre collegate fra loro. Il riscaldamento e il
mantenimento della temperatura costante nella cella sono garantiti dalla
corrente circolante, che fa separare sul fondo i cationi Al
3+,
presenti nel bagno per la dissociazione dell'allumina; questi, riducendosi
per la disponibilità di cariche negative, generano
a. allo stato
fuso.
Schema del processo di produzione dell'alluminio seguendo il processo Bayer
La produzione mondiale di
a. supera quella di tutti gli altri metalli non ferrosi; la produzione per usi industriali
è cresciuta sensibilmente: nel 1886 era inferiore a 45 kg; nel 1989
raggiungeva 18 milioni di tonnellate. Il primo produttore mondiale sono gli
Stati Uniti mentre in Europa il maggior produttore è la Norvegia. Le
ricerche mirate allo sviluppo di metodi di estrazione dai silicati potrebbero
comunque determinare una crescita ulteriore della produzione e un aumento dei
possibili impieghi commerciali e industriali del metallo. ║
Leghe
dell'a.: poiché l'
a. puro possiede mediocri caratteristiche
meccaniche, si preferisce usare come materiale da costruzione le sue leghe, che
possono raggiungere resistenze molto maggiori. Dal punto di vista dell'impiego,
le leghe di
a. possono essere classificate in leghe da fonderia, leghe da
lavorazione plastica e leghe per pressofusione. In base alla loro composizione,
possono essere classificate in: leghe al silicio, tipo alpax e silumin; leghe al
rame, tipo lega inglese, lega Y, lega americana; leghe al manganese, tipo
aluman; leghe al manganese-silicio, tipo aldrey; leghe al rame-silicio e al
magnesio-rame-silicio, tipo lautal, duralite (il comune duralluminio). ║
Composti dell'a.: acetato di
a.:
Al(CH
3COO)
3, usato in medicina come astringente e
antisettico.
A.-alchile: di formula generale AlR
3 ove R
è un generico gruppo alchilico, è di grande importanza nella
chimica macromolecolare come catalizzatore per la sintesi dei polimeri.
A. e
potassio solfato: V. ALLUME.
Cloruro di
a.: AlCl
3 solubilissimo in acqua, molto impiegato in chimica
organica come catalizzatore.
Floruro di a.: AlF
3, usato in
metallurgia e in ceramica come fondente.
Formiato di a.: Al(HCOO)
3
· 3H
2O usato nell'industria della gomma, come mordente in
tintoria.
Fosfato di a.: AlPO
4, impiegato nell'industria della
carta e per la preparazione di cemento per dentisti.
Nitrato di a.:
Al(NO
3)
3 · 9H
2O, solubile in acqua e in
solventi organici, trova impiego in chimica organica come catalizzatore e nella
concia del cuoio.
Solfato di a.:
Al
2(SO
4)
3, usato nell'industria della carta e
nella purificazione delle acque. ║ Il consumo dell'
a. è
aumentato vertiginosamente dall'inizio del secolo (50.000 t contro gli oltre 16
milioni registrati verso la fine degli anni Ottanta), molto di più
rispetto agli altri metalli.