Alumine
L’alumine ou oxyde d’aluminium, de formule chimique Al2O3, est un composé chimique qui existe à l'état naturel dans la bauxite, sous forme d'alumine hydratée mélangée avec de l'oxyde de fer.
| Alumine | |
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| Identification | |
|---|---|
| Synonymes |
oxyde d'aluminium |
| No CAS | |
| No ECHA | 100.014.265 |
| No CE | 215-691-6 |
| Code ATC | D10 |
| PubChem | 14769 |
| SMILES | |
| Apparence | poudre blanche[1], cristaux hexagonaux |
| Propriétés chimiques | |
| Formule | Al2O3 [Isomères] |
| Masse molaire[2] | 101,961 3 ± 0,000 9 g/mol Al 52,93 %, O 47,07 %, |
| Propriétés physiques | |
| T° fusion | 2 054 °C[1] |
| T° ébullition | 3 000 °C[1] |
| Solubilité | lentement soluble dans les solutions aqueuses alcalines; pratiquement insol. Dans les solvants organiques non polaires, l'éther diéthylique, l'éthanol (95 %), l'eau[3] |
| Masse volumique | 3,97 g·cm-3[1] |
| Pression de vapeur saturante | 133,3 Pa à 2 158 °C [3] |
| Conductivité thermique | 10,9 W·m-1·K-1 (500 °C); 6,2 W·m-1·K-1 (1 000 °C)[4] |
| Thermochimie | |
| S0liquide, 1 bar | 67,24 J·K-1·mol-1 [5] |
| S0solide | 50,92 ± 0,10 J·K-1·mol-1 [5] |
| ΔfH0liquide | −1 620,57 kJ·mol-1 [5] |
| ΔfH0solide | −1 675,7 ± 1,3 kJ·mol-1 [5] |
| Cp | 795,6 J·K-1·kg-1 (25 à 1 800 °C)[4] |
| Précautions | |
| SIMDUT[6] | |
Produit non contrôlé |
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| Écotoxicologie | |
| DL50 | rats >5 000 mg·kg-1 |
| Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire. | |
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L'alumine a été isolée en 1754 par le chimiste allemand Andreas Sigismund Marggraf à partir de l'alun. C'est Louis Guyton de Morveau (1737-1816), collaborateur de Antoine Lavoisier, qui baptisa alumine l'un des sulfates contenu dans l'alun.
L'extraction de l'alumine de la bauxite est réalisée suivant un procédé chimique appelé procédé Bayer inventé par l'Autrichien Karl Josef Bayer. La bauxite y est attaquée par la soude à haute température et sous pression. La première usine à exploiter ce procédé est l'usine de Gardanne (anciennement Pechiney) en 1894. Cette usine produit toujours à ce jour des alumines hydratées et calcinées suivant ce procédé. L'alumine d'une grande variété de sources peut être extraite par le biais du procédé Orbite, beaucoup moins polluant.
L'alumine est exploitée industriellement pour obtenir de l'aluminium par le procédé électrolytique Héroult-Hall. Elle est aussi utilisée comme matériau réfractaire (résistant aux très fortes températures) et comme céramique, et peut être également utilisée sous forme de corindon pour fabriquer des abrasifs.
Plusieurs pierres précieuses sont à base d'alumine anhydre, colorées ou non par des oxydes métalliques : rubis, topaze, saphir.
Propriétés de l'alumine
| Propriété | Valeur |
|---|---|
| Coefficient de dilatation à 25 °C | 7,1 10-6 K-1 |
| Conductivité thermique à 25 °C | 0,46 J.cm-1.s-1K-1 |
| Constante diélectrique à 25 °C | 10,6 |
| Résistivité à 14 °C | 1019 Ω.cm |
De par ses propriétés physiques, l'alumine qui se forme naturellement à la surface de l'aluminium par exposition au dioxygène de l'air, forme, contrairement à la rouille dans le cas du fer, une couche hermétique protectrice qui empêche le reste de l'aluminium d'être oxydé.
Polymorphes de l'alumine
| Variété | Réseau cristallin | Désignation chimique | Formule chimique | Domaine de température de formation (°C) |
Densité |
|---|---|---|---|---|---|
| Alumine amorphe | _ | Oxyde d'aluminium | Al2O3 | < 50-60 | 3,40 |
| Bayerite | Monoclinique | Trihydroxyde d'aluminium | (alpha) α-Al(OH)3 | 60-90 | 2,53 |
| Boehmite | Orthorhombique | Oxy-hydroxyde d'aluminium | (gamma) γ-AlOOH | >90 | 3,01 |
| Corindon | Hexagonal | Oxyde d'aluminium | (alpha) α-Al2O3 | >350 | 3,96 |
Statistiques de production
| Unité : 1000 tonnes | Afrique | Amérique du Nord |
Amérique latine |
Asie | Europe (avec Russie) |
Océanie | Total |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1974 | 655 | 8174 | 4226 | 2409 | 3961 | 4918 | 24343 |
| 1979 | 656 | 7344 | 4003 | 1877 | 4768 | 7386 | 26034 |
| 1984 | 550 | 5750 | 4604 | 2116 | 5232 | 8800 | 27052 |
| 1989 | 626 | 5942 | 6647 | 2493 | 5006 | 10823 | 31537 |
| 1994 | 648 | 5533 | 8177 | 2338 | 5975 | 12840 | 35511 |
| 1999 | 569 | 5915 | 10865 | 4050 | 10008 | 14378 | 45785 |
| 2003 | 731 | 6084 | 12477 | 5178 | 11319 | 16792 | 52581 |
Traitement de surface de l'aluminium
Les protections anti-corrosion de l'aluminium (traitement de surface) sont souvent faites par réalisation d'une couche contrôlée d'alumine par une opération d'anodisation. Ces couches d'alumine sont ensuite renforcées par combinaison avec de l'eau pour former un hydrate d'alumine qui est translucide. On profite de cette dernière opération pour emprisonner des colorants dans la couche superficielle. Les teintes résultantes sont agréables.
Notes et références
- OXYDE D'ALUMINIUM, Fiches internationales de sécurité chimique
- Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
- (en) Raymond C Rowe, Paul J Sheskey, Marian E Quinn, Handbook of Pharmaceutical Excipients, Pharmaceutical Press and American Pharmacists Association, , 6e éd., 888 p. (ISBN 978 0 85369 792 3), p. 377
- « Aluminium Oxide » dans la base de données Hazardous Substances Data Bank, consulté le 4 juin 2010
- (en) « Aluminum oxide », sur NIST/WebBook, consulté le 4 juin 2010
- « Oxyde d'aluminium (alpha-) » 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
- International Aluminium Institute
Source
- International Aluminium Institute (Les valeurs incluent l'alumine destinée à la production d'aluminium — la proportion la plus importante — ainsi que l'alumine destinée à d'autres utilisations.
Voir aussi
Bibliographe
- (en) Handbook of Porous Solids, volume 3, Wiley-VCH, 2002
