L’aluminium est un métal blanc argenté, doux, non magnétique et ductile du groupe du bore. En masse, l’aluminium représente environ 8 % de la croûte terrestre ; c’est le troisième élément le plus abondant après l’oxygène et le silicium et le métal le plus abondant dans la croûte, bien qu’il soit moins courant dans le manteau ci-dessous.
Environ 70% des cellules des avions civils commerciaux sont fabriquées à partir d’alliages d’aluminium, et sans aluminium, l’aviation civile ne serait pas économiquement viable. L’aluminium est extrait du minerai principal, la bauxite. D’importants gisements de bauxite se trouvent dans toute l’Australie, les Caraïbes, l’Afrique, la Chine et l’Amérique du Sud.
Protons et neutrons dans l’Aluminium
L’aluminium est un élément chimique avec le numéro atomique 13, ce qui signifie qu’il y a 13 protons dans son noyau. Le nombre total de protons dans le noyau est appelé le numéro atomique de l’atome et reçoit le symbole Z. La charge électrique totale du noyau est donc +Ze, où e (charge élémentaire) vaut 1 602 x 10-19 coulombs.
Le nombre total de neutrons dans le noyau d’un atome est appelé le nombre de neutrons de l’atome et reçoit le symbole N. Le nombre de neutrons plus le numéro atomique est égal au nombre de masse atomique: N+Z=A . La différence entre le nombre de neutrons et le numéro atomique est appelée excès de neutrons: D = N – Z = A – 2Z.
Pour les éléments stables, il existe généralement une variété d’isotopes stables. Les isotopes sont des nucléides qui ont le même numéro atomique et sont donc le même élément, mais diffèrent par le nombre de neutrons. Les nombres de masse des isotopes typiques de l’ aluminium sont de 27.
Principaux isotopes de l’Aluminium
Parmi les isotopes de l’aluminium, seul le 27Al est stable. Ceci est cohérent avec le fait que l’aluminium a un numéro atomique impair. Seuls 27Al (isotope stable) et 26Al (isotope radioactif, t1/2 = 7,2×105 y) sont présents à l’état naturel, cependant 27Al comprend presque tout l’aluminium naturel. Hormis 26Al, tous les radio-isotopes ont des demi-vies inférieures à 7 minutes, la plupart inférieures à une seconde.
L’aluminium-27 est composé de 13 protons, 14 neutrons et 13 électrons. C’est le seul isotope primordial de l’aluminium, c’est-à-dire le seul qui ait existé sur Terre sous sa forme actuelle depuis la formation de la planète. Presque tout l’aluminium sur Terre est présent sous la forme de cet isotope, ce qui en fait un élément mononucléidique
L’aluminium-26 est composé de 13 protons, 13 neutrons et 13 électrons. L’aluminium-26 cosmogénique a été appliqué pour la première fois dans les études de la Lune et des météorites. Les fragments de météorite, après avoir quitté leurs corps parents, sont exposés à un intense bombardement de rayons cosmiques lors de leur voyage dans l’espace, provoquant une production substantielle de 26Al. Après être tombé sur Terre, le blindage atmosphérique protège les fragments de météorite d’une nouvelle production de 26Al, et sa désintégration peut ensuite être utilisée pour déterminer l’âge terrestre de la météorite.
Isotopes instables typiques
| Isotope | Demi-vie | Mode de décomposition | Produit |
| 26Al | 7,17×105 a | désintégration des positrons | 26Mg |
| 28Al | 2,245(5) min | désintégration bêta | 28Si |
Électrons et configuration électronique
Le nombre d’électrons dans un atome électriquement neutre est le même que le nombre de protons dans le noyau. Par conséquent, le nombre d’électrons dans l’atome neutre d’ aluminium est de 13. Chaque électron est influencé par les champs électriques produits par la charge nucléaire positive et les autres électrons négatifs (Z – 1) dans l’atome.
Le nombre d’électrons et leur disposition étant responsables du comportement chimique des atomes, le numéro atomique identifie les différents éléments chimiques. La configuration de ces électrons découle des principes de la mécanique quantique. Le nombre d’électrons dans les couches d’électrons de chaque élément, en particulier la couche de valence la plus externe, est le principal facteur déterminant son comportement de liaison chimique. Dans le tableau périodique, les éléments sont classés par ordre croissant de numéro atomique Z.
La configuration électronique de l’ aluminium est [Ne] 3s2 3p1.
Les états d’oxydation possibles sont -2; -1; +1; +2; +3.
Un atome d’aluminium a 13 électrons, disposés dans une configuration électronique de [Ne] 3s2 3p1, avec trois électrons au-delà d’une configuration de gaz rare stable. L’aluminium peut relativement facilement céder ses trois électrons les plus externes dans de nombreuses réactions chimiques (voir ci-dessous). L’électronégativité de l’aluminium est de 1,61 (échelle de Pauling). La grande majorité des composés, y compris tous les minéraux contenant de l’aluminium et tous les composés d’aluminium importants sur le plan commercial, contiennent de l’aluminium à l’état d’oxydation 3+. Le nombre de coordination de ces composés varie, mais généralement Al3+ est à six ou quatre coordonnées. Presque tous les composés de l’aluminium(III) sont incolores.
Alliage d’Aluminium le plus courant
En général, les alliages d’aluminium de la série 6000 sont alliés au magnésium et au silicium. L’alliage 6061 est l’un des alliages les plus utilisés de la série 6000. Il a de bonnes propriétés mécaniques, il est facile à usiner, il est soudable et peut être durci par précipitation, mais pas aux résistances élevées que 2000 et 7000 peuvent atteindre. Il a une très bonne résistance à la corrosion et une très bonne soudabilité bien qu’une résistance réduite dans la zone de soudure. Les propriétés mécaniques du 6061 dépendent fortement de la trempe ou du traitement thermique du matériau. Par rapport à l’alliage 2024, le 6061 est plus facile à travailler et reste résistant à la corrosion même lorsque la surface est abrasée.
Un proton est l’une des particules subatomiques qui composent la matière. Dans l’univers, les protons sont abondants, constituant environ la moitié de toute la matière visible. Il a une charge électrique positive (+1e) et une masse au repos égale à 1,67262 × 10−27 kg ( 938,272 MeV/c2) — légèrement plus léger que celui du neutron mais près de 1836 fois supérieur à celui de l’électron. Le proton a un rayon carré moyen d’environ 0,87 × 10−15 m, ou 0,87 fm, et c’est un spin – ½ fermion.
Les protons existent dans les noyaux des atomes typiques, avec leurs homologues neutres, les neutrons. Les neutrons et les protons, communément appelés nucléons, sont liés ensemble dans le noyau atomique, où ils représentent 99,9 % de la masse de l’atome. Les recherches en physique des particules de haute énergie au XXe siècle ont révélé que ni le neutron ni le proton ne sont le plus petit élément constitutif de la matière.
Le tableau périodique est un affichage tabulaire des éléments chimiques organisés en fonction de leurs numéros atomiques, de leurs configurations électroniques et de leurs propriétés chimiques. La configuration électronique est la distribution des électrons d’un atome ou d’une molécule (ou d’une autre structure physique) dans des orbitales atomiques ou moléculaires. La connaissance de la configuration électronique des différents atomes est utile pour comprendre la structure du tableau périodique des éléments.
Chaque solide, liquide, gaz et plasma est composé d’atomes neutres ou ionisés. Les propriétés chimiques de l’atome sont déterminées par le nombre de protons, en fait, par le nombre et la disposition des électrons. La configuration de ces électrons découle des principes de la mécanique quantique. Le nombre d’électrons dans les couches d’électrons de chaque élément, en particulier la couche de valence la plus externe, est le principal facteur déterminant son comportement de liaison chimique. Dans le tableau périodique, les éléments sont classés par ordre croissant de numéro atomique Z.
C’est le principe d’exclusion de Pauli qui exige que les électrons d’un atome occupent différents niveaux d’énergie au lieu qu’ils se condensent tous dans l’état fondamental. L’ordre des électrons dans l’état fondamental des atomes multiélectrons commence par l’état d’énergie le plus bas (état fondamental) et se déplace progressivement de là vers le haut de l’échelle d’énergie jusqu’à ce que chacun des électrons de l’atome se soit vu attribuer un ensemble unique de nombres quantiques. Ce fait a des implications essentielles pour la construction du tableau périodique des éléments.
Les deux premières colonnes sur le côté gauche du tableau périodique sont celles où les sous-couches s sont occupées. Pour cette raison, les deux premières lignes du tableau périodique sont étiquetées le bloc s. De même, le bloc p sont les six colonnes les plus à droite du tableau périodique, le bloc d est les 10 colonnes du milieu du tableau périodique, tandis que le bloc f est la section de 14 colonnes qui est normalement représentée comme détachée du corps principal. du tableau périodique. Il pourrait faire partie du corps principal, mais alors le tableau périodique serait plutôt long et encombrant.
Pour les atomes avec de nombreux électrons, cette notation peut devenir longue et donc une notation abrégée est utilisée. La configuration électronique peut être visualisée comme les électrons de cœur, équivalents au gaz noble de la période précédente, et les électrons de valence (par exemple [Xe] 6s2 pour le baryum).
États d’oxydation
Les états d’oxydation sont généralement représentés par des nombres entiers qui peuvent être positifs, nuls ou négatifs. La plupart des éléments ont plus d’un état d’oxydation possible. Par exemple, le carbone a neuf états d’oxydation entiers possibles de -4 à +4.
La définition actuelle de l’état d’oxydation du livre d’or IUPAC est:
« L’état d’oxydation d’un atome est la charge de cet atome après approximation ionique de ses liaisons hétéronucléaires… »
et le terme nombre d’oxydation est presque synonyme. Un élément qui n’est combiné à aucun autre élément différent a un état d’oxydation de 0. L’état d’oxydation 0 se produit pour tous les éléments – c’est simplement l’élément sous sa forme élémentaire. Un atome d’un élément dans un composé aura un état d’oxydation positif s’il a eu des électrons retirés. De même, l’ajout d’électrons entraîne un état d’oxydation négatif. Nous avons également distingué les états d’oxydation possibles et communs de chaque élément. Par exemple, le silicium a neuf états d’oxydation entiers possibles de -4 à +4, mais seuls -4, 0 et +4 sont des états d’oxydation communs.
Résumé
| Élément | Aluminium |
| Nombre de protons | 13 |
| Nombre de neutrons (isotopes typiques) | 27 |
| Nombre d’électrons | 13 |
| Configuration électronique | [Ne] 3s2 3p1 |
| États d’oxydation | -2; -1; +1; +2; +3 |
Source : www.luciteria.com
Autres propriétés de l’Aluminium
