2. Aluminiul ofer solu iiă ţ
inteligente i practice uneiş
vie i moderne.ţ
F r acest metal, societateaă ă
actual este de neînchipuit.ă
E cel de-al treilea metal
prezent în natur , din punct deă
vedere al abunden ei i areţ ş
propriet i care nu se altereazăţ ă
în niciun fel prin transformare:
este u or, rezistent, nuş
rugine te, este un bunş
conduc tor de c ldur iă ă ă ş
3. Aspect si structura cristalina
Aluminiul este un
metal alb-argintiu
si care poseda o
mare plasticitate.
Cristalizeaza in
sistemul cubic cu
fete centrate fara
a mai avea si alte
forme alotropice.
Simbol chimic:Al;
Numar atomic:13;
Masa
atomica:26,97
4. Propriet i atomiceăţ
• Masă atomică: 26,981538
• Rază atomică: 125 (118)
• Rază de covalenţă: 118
• Rază van der Waals: 205
• Configuraţie electronică: [Ne] 3s2
3p1
• Electroni pe nivelul de energie: 2, 8, 3
• Număr de oxidare: 3
• Oxid: amfoter
• Structură cristalină: cubică cu feţe
centrate
5. Originea, formarea si raspandirea
zacamintelor de minereuri de
aluminiu
Aluminiul este unul din metalele
cele mai raspandite in scoarta
terestra (7,5% Al sau 15,54%
Al2O3), ocupand in aceasta
privinta locul al III-lea dupa
oxigen (47%) si siliciu (28%) si il
gasim in compozitia celor mai
multor roci sub diferite forme:
-sub forma de silicati in
combinatie cu alte metale;
constituie elementele esentiale
sau accesorii ale principalelor
roce terestre;
6. -sub forma de argila provenita din
descompunerea feldspatilor
potasici; acopera intinderi mari;
-sub forma de sulfat de aluminiu si
potasiu, alaunita, din care se
extrage alaunul;
-sub forma de fluorura dubla de
aluminiu si sodiu, criolita, care
are un rol important in metalurgia
aluminiului;
-sub forma de hidrati de aluminiu,
bauxita, care este astazi singurul
minereu pentru extragerea
aluminiului metalic.
7. Istoric (1)
Termenul "alumen," care este tradus în
"alaun," apare în lucrarea lui Pliniu
cel batran, Naturalis Historia,
capitolul 15 al c r ii 35, furnizândă ț
detalii despre acest metal.
De i diferite substan e erau deosebiteș ț
prin numele de alumen, toate erau
caracterizate de un anumit grad de
astringen , fiind utilizate înăț
medicina sau ca vopsele
8. Istoric (2)
Alchimistii arabi din Evul mediu, in frunte cu
Geber, confundau alaunii vitriolii (sulfatii)
si chiar cu varul si boraxul ;
in 1754, Marggraf stabilea diferenta dintre
var si alaun si mentiona ca acesta din urma
se inrudeste cu silicea ;
În 1760, un anumit oxid metalic care prezenta
stabilitate i nu putea fi redus a fost extrasş
din alaun i numit alumin de c treş ă ă
chimistul francez L.G.Morveau.
in 1789 Lavoisier isi da seama ca alumina
(oxidul de aluminiu) trebuie sa contina un
metal nou
În 1807 Sir Humphry Davy a concluzionat că
reducerea compu ilor chimici stabili arş
trebui s se fac electrolitic cu ajutorul uneiă ă
noi celule voltaice, reu ind ob inereaş ţ
sodiului, potasiului, bariului, stron iului iţ ş
9. Istoric ( 3)
Wöhler, peste cativa ani reia experientele cu
aluminiul. In anul 1845 trece peste potasiu
vapori de clorura de aluminiu,obtinand de
data aceasta aluminiu metalic compact,
putandu-i studia si proprietatile:
AlCl3 +3K3KCl+Al
In 1854,chimistul francez Henri Saint Claire
Deville (1818-1881) reia cu toata seriozitatea
cercetarile asupra aluminiului. El
imbunatateste procedeul Wöhler,folosind la
reducerea clorurii de aluminiu,nu potasiul
metalic scump,ci sodiul metalic,mai ieftin.
Deville reuseste sa obtina aluminiu topit
turnat in bare,iar la Expozitia universala de
la Paris din anul 1855 prezinta sub numele
,,argint din argila” primul lingou din acest
aluminiu si apoi tabachere, lanturi si
10. Cand a fost descoperit
aluminiul?
• Poposim putin si pe taramul tarii noastre, mai
exact la Aiud. In 1974 a fost descoperit pe unul
din malurile Muresului, un obiect ciudat care
semana cu un ciocan. Piesa a fost dusa la
Institutul de Arheologie din Cluj-Napoca, unde a
fost studiata in detaliu. Analizele de laborator au
ar tat c este confec ionat dintr-un aliajă ă ţ ă
complex: 89% aluminiu, 6,2% cupru, 2,84% siliciu,
1,8% zinc, plus mici cantit i de zirconiu, cadmiu,ăţ
cobalt, nichel, staniu, bismut i argint.ş
Adâncimea la care a fost g sit obiectul, lângă ă
fosilele unui animal demult disp rut, dar iă ş
prezen a unui strat gros de oxizi par s indice cţ ă ă
are peste 20.000 de ani. Tocmai asta-i problema.
Aluminiul a început s fie produs i prelucrată ş
industrial abia dup 1883. Din p cate, studiulă ă
acelei piese s-a oprit la analiza compozi ieiţ
chimice.
11. Prepararea aluminiului in
laborator
-Aluminiul metalic a fost obtinut intaia oara, in 1825,
de Oersted prin reducerea clorurii de aluminiu
anhidre, cu amalgam de potasiu. Doi ani mai
tarziu, Woehler a perfectionat metoda folosind
potasiu metalic, inlocuit mai tarziu prin sodiu:
-Reactia chimica ce are loc este:
AlCl3+3Na Al+ 3NaCl
-In aceasta reactie, din cauza greutatii atomice mici
si a valentei mari a aluminiului, 23gNa dau numai
9gAl.
Extractia aluminiului pe cale
industriala
-Aluminiul metalic a fost produs prima data in
cantitati comerciale in anul 1854.
-Anul 1866 aduce cea mai mare perfectionare in
domeniul producerii aluminiului si poate fi
12. Proprietatile fizice (1)
Culoarea :este un metal alb ca argintul. La aer,
aluminiul se conserva uimitor de bine. Aceasta
rezistenta se datoreste formarii unei pojghite foarte
subtiri, dar compacte, de oxid, care apara restul
metalului de oxidatie si-l face propriu pentru constructii
in aer liber; acesta isi pastreaza culoarea si rezistenta.
Greutatea specifica (densitatea) Dintre metalele curente,
aluminiul este cel mai usor, dupa magneziu, avand
densitatea la 20°C de 2,70 g/cm3.
Caracteristici termice
-temperatura de topire: 658,7°C
-temperatura latenta de topire este de 93,96 cal/g.
-tensiunea superficiala a aluminiului topit intre 700° si
820°C este de 520 dyne/cm.
-viscozitatea aluminiului topit este de 0,02890 poise la
700°C si de 0,01392 poise la 800°C.
-temperatura de fierbere la presiunea normala este de
2056°C, iar caldura latenta de vaporizare este de 2305
cal/g.
13. Proprietatile fizice (2)
-tensiunea de vapori a aluminiului este in functie de
temperatura: 0,00062 mg Hg la 660°C (topit), iar la
1030°C este de 1 mg Hg.
-conductibilitatea termica la 20°C este de 0,52
cal/cm∙s∙°C.
-difuzibilitatea termica = proprietatea de egalizare a
temperaturii in regim variabil, sau rapiditatea de
incalzire, este mai mica decat a cuprului, mult mai mare
decat a alamei si de 5-6 ori mai mare decat a fontei sau
a otelului.
Caracteristici magnetice Aluminiul pur este usor
paramagnetic, cu o susceptibilitate: k=+0,60∙10-6(cm3/g)
Conductibilitatea electrica Una dintre proprietatile cele
mai importante ale aluminiului este conductibilitatea sa
electrica. Aluminiul, din acest punct de vedere, urmeaza
imediat dupa cupru, ordinea metalelor bune
conducatoare de electricitate fiind urmatoarea: argint,
aur, cupru, aluminiu, fier. Cu cat aluminiu este mai pur,
cu atat conductibilitatea este mai buna, mici cantitati
de impuritati fiind de natura sa influenteze mult
15. Metalurgia
aluminiului (1)
Aluminiul poate fi obtinut din Al2O3 sau din AlCl3
prin reducere cu metale. Reducerea nu se poate face cu
carbon, deoarece s-ar forma Al4C3.
AlCl3 + Na - Al + 3NaCl
Industrial, aluminiul poate fi obtinut prin prelucrarea
bauxitei, care poate avea loc in 2 faze:
Prepararea aluminei (Al2O3), proces prin care se
separa alumina de celelalte impuritati, precum Fe2O3,
SiO2, TiO2, etc.
Aceasta preparare are loc prin procedeul Bayer,
bauxita fiind calcinata la temperatura de 700 °C intr-
un cuptor rotativ, in scopul deshidratarii si distrugerii
materiilor organice.
16. Metalurgia
aluminiului (2)Are loc un proces de macinare fina si apoi o
incalzire sub agitare cu o solutie de NaOH
concentrata in autoclave aflate sub presiune de 5
atmosfere si temperaturi de 160-180C, timp de
cateva ore.
Oxidul de aluminiu trece in solutie sub forma
aluminatului de sodiu, Na[Al(OH)4].
Amestecul se filtreaza, solutia de aluminat de sodiu
fiind separata de noroaiele-rosii, bogate in Fe2O3 si
aluminosilicatul de sodiu insolubil format ca produs
secundar, conform reactiilor:
SiO2+2NaOH = Na2SiO3+H2O
2NaAlO2 + 2Na2SiO3 + 2H2O =
3Na2O*Al2O3*2SiO2*2H2O
17. Proprietati chimice (1)
valenta III - ionizarea pozitiva - reactioneaza-
nemetale
- este practic perfect stabil fata de apa.
-solutiile foarte diluate si cele foarte
concentrate de HNO3 si H2SO4 nu rectioneaza
aproape deloc cu aluminiul, în timp ce în cazul
concentratiilor medii ale acestor acizi,
aluminiul se dizolva treptat.
-este stabil fata de CH3COOH si H3PO4.
-metalul pur este destul de stabil si fata de
acidul clorhidric.
-este usor solubil în baze tari (NaOH, KOH
- este atacat de solutia de NH4OH.
18. Proprietati chimice (2)
Aluminiul este un metal amfoter, care se poate ioniza
în apa fie bazic, fie acid in functie de pH-ul mediului.
Sa luam exemplul hidroxidului de Aluminiu :
AL(OH)3 + OH AL(OH)4
AL(OH)3 + 3H+ AL3+ + 3H20
-reac ii cu nemetale:ţ
cu halogenii
2Al + 3Cl2 = 2AlCl3,
cu oxigenul
4Al + 3O2 = 2Al2O3,
-reac ii cu acizii:ţ
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2 ,↑
-reac ii cu s ruri:ţ ă
2Al + Fe2O3 = Al2O3 + 2Fe,
-prin reac iile aluminiului cu apa, cu oxizii metaliciţ
sau cu oxizii nemetalici se ob ine oxidul de aluminiuţ
19. În seria halogenurilor de
aluminiu, AlF3 se deosebeste foarte
mult prin proprietatile ei de
anolagii ei.
Fluorura de aluminiu care se
obtine pe cale uscata (de exemplu
prin calcinarea Al2O3 în vapori de
HF) este o pulbere cristalina
incolora, care se topeste abia la
1040°C. Ea este practic insolubila în
apa.
20. Aluminiul comercial pur (commercially
pure aluminum): se obtine de la
electroliza, contine circa 99,5% Al.
Aluminiul metalic brut produs de
industrie poate contine maximum de
impuritati in proportie de 2%; dintre
impuritati, locul principal il ocupa
fierul (circa 1%) si siliciul (0,5%), apoi
urme de cupru, zinc, sodiu, floruri si
alumina; aceste doua ultime elemente
fiind antrenate mecanic in metal.
Aluminiul superior (super-purity
aluminium): Prin diverse procedee, s-a
reusit sa se obtina, de catre marile
intreprinderi producatoare un aluminiu
21. Aliaje de aluminiu:
• Aluminiul pur nu are multe
intrebuintari din cauza slabelor
calitati mecanice. De aceea s-a
cautat a se corecta aceste
imperfectiuni prin aliaje, adica
prin adaogiri de alte metale, care
sa-l faca rezistent la solicitarile
mecanice sau de alta natura.
• Cele mai importante aliaje sunt
acelea care contin cupru, siliciu,
magneziu si zinc. De mica
importanta, din cauza
intrebuintarilor reduse, sunt
aliajele cu cositor, cadmiu, stibiu si
23. Cu un laser de tipul FLASH, o echipa
internationala de cercetatori, majoritatea de
la Universitatea Oxford, au trimis impulsuri
scurte catre electronii fiecarui atom de
aluminiu dintr-o proba, fara sa rupa
structura cristalina, observand ca in aceste
conditii, aluminiul a devenit aproape
invizibil la radiatii ultraviolete mari. Starea
de transparenta a aluminiului a fost obtinuta
pentru o durata de aproximativ 40
femtosecunde, adica de ordinul 10^-14
secunde.
Un lucru extrem de interesant este faptul ca
aluminiul transparent a fost folosit pana
acum ca material fictiv in filmele si cartile
stiintifico-fantastice, mentionat inca din 1986
in filmul Star Trek IV: The Voyage Home. Tot
ca un lucru interesant este faptul ca deja
exista un aliaj format din aluminiu, azot si
oxigen, numit AION (aluminium oxynitride),
care este un material ceramic transparent.
25. Cercet torii de la Penn Stateă
University i Virginiaş
Commonwealth University au
descoperit un mod de a produce
hidrogen prin expunerea unui
complex de molecule de aluminiu la
ap . Descoperirile sunt importanteă
deoarece demonstreaz faptul că ă
geometria acestor complexe de
molecule de aluminiu, mai mult
decât doar propriet ile lorăţ
electronice, este cea care guvernează
proximitatea locurilor active expuse
ale complexelor.
Proximitatea locurilor active expuse
ale complexelor joac un rolă
important în influen area reac iilorţ ţ
complexelor cu apa.
27. “ Fizicienii Andrew Cleland si John Martinis de la
Universitatea din California, Santa Barbara, impreunca
cu echipele lor au proiectat o masina de dimensiuni mici
care se compune dintr-o paleta de metal suficient de
mare pentru a putea fi vazuta cu ochiul liber alcatuita
din 3 straturi de aluminiu: un strat de nitrat aluminiu
aplicat intre 2 straturi de aluminiu pur.
In primul rand, ei au racit paleta pana cand a ajuns la
“starea fundamentala” sau la cel mai mic nivel de
energie permis de legile mecanicii cuantice, un obiectiv
urmarit mult timp de fizicieni. Apoi au ridicat energia
widget-ului cu un singur cuantum pentru a produce o
miscare cuantica pura.”
În timpul acestui experiment, cercet torii americani auă
reu it, cu ajutorul unui microcircuit electricş
supraconductor, ce nu ofer nicio rezisten laă ţă
temperaturi foarte joase, s creeze o "instala ie" care areă ţ
capacitatea de a oscila i de a nu oscila în acela i timp,ş ş
acest fenomen fiind "o stare suprapus " a universuluiă
cuantic în universul vizibil.
Aceast "prim ma in cuantic " cu o lungime de 30 deă ă ş ă ă
microni (un micron este a mia parte dintr-un
milimetru) este format din materiale semiconductoareă
28. Noutati/ Descoperiri
( 4)
Un material fotovoltaic nou, lipsit in
componenta de cadmiu si plumb, va
permite producatorilor de tehnologii
solare sa reduca semnificativ nevoia
de siliciu in celulele fotovoltaice
multi-cristaline.
Sistemul a fost dezvoltat de Ferro
Electronic Material Systems si include
aluminiu si argint, care ofera o
performanta mult mai buna
straturilor de siliciu cu grosimi mai
mici de 180 de microni.
In prezent, cele mai subtiri capsule de
siliciu au 240 de microni, iar fata si
spatele sunt acoperite cu plumb.
29. Noutati/ Descoperiri
( 4)Atrac ia târgului de avia ie deţ ţ
la Farnboroughdin Marea
Britanie: prototipul avionului
de pasageri de mare capacitate
dezvoltat de Boeing 787, f cută
din fibr de carbon i aluminiu,ă ş
care a aterizat la târg dup ună
zbor de circa opt ore din
Seattle.
Un alt material experimentat: o
combina ie de aluminiu laminatţ
i r in . Acestea sunt dispuseş ăş ă
ca un sandvi , strat deş
aluminiu peste strat de r in .ăş ă
Aliajul este extrem de rezistent
i mult mai u or (cu 20%), ceeaş ş
ce scute te i o bun parte dinş ş ă
kerosenul folosit.
Materialul este mai rezistent
decât aliajele clasice de
aluminiu, dar i decât fibra deş
carbon, din care se construie teş
Grupul elve ian Aluţ
Metall Guss (AMG),
cu o tradi ie de pesteţ
100 de ani în topirea
i turnareaş
aluminiului, a
deschis în localitatea
timi ean Deta oş ă
fabric în care seă
toarn piese deă
aluminiu folosite în
industria medical iă ş
în domeniul energetic
30. Utilizari (1)
Al
Elecropnice- IT
-carcasa sa din aluminiu
HTC Legend fabricata in
format unibody, in stil
MacBook Pro
-Factron Simplex - toc din
duraluminiu pentru
iPhone
Noua genera ie a modelului BMW X5 vaţ
debuta în 2013 împreun cu o platformă ă
complet nou , din aluminiu, care va ajutaă
la reducerea masei totale i laş
îmbun t irea consumului i emisiiloră ăţ ş
Noul Audi A6, chiar dac va ap reaă ă
mai târziu decât noile genera ii aleţ
rivalilor BMW Seria 5 i Mercedes E-ş
Class, va aduce o mare inova ie înţ
segment - caroseria tip spaceframe,
din aluminiu i o el special ,ş ţ
tehnologie utilizat i laă ş Audi TT.
Denumit ASF II, noua structur vaă ă
fi mai rezistent cu 50% i mai u oară ş ş ă
tot cu 50% fa de o caroserie similarţă ă
din o el.ţ
32. Aluminotermia
• metoda de reducere cu ajutorul aluminiului
(aluminotermia), descoperita de N. N.
Beketov în anul 1859, se foloseste pe scara
mare pentru obtinerea unei serii de
elemente în stare libera (Cr, Mn, V, etc.).
• se foloseste des si la sudarea diferitelor
piese metalice, în special a îmbinarilor
sinelor de tramvaie. Amestecul utilizat
("termitul") este format de obicei din
pulberi fine de aluminiu si oxid de fier
(Fe3O4). El se aprinde cu ajutorul unui
amestec de Al si BaO2.
• Reactia fundamentala are loc dupa
ecuatia:
• 8Al + 3Fe2O4 = 4Al2O3 + 9Fe + 795 kcal,
• când se produce o temperatura de
aproximativ 3500°C. Afara de sudura,
termitul se foloseste la retopirea aschiilor
de otel (deseu al industriei metalurgice
33. Oxidul de aluminiu
Oxidul de
aluminiu:Al2O3.In functie
de impuritatile cunoscute,
oxidul de aluminiu poarta
urmatoarele denumiri:
topaz(galben)
rubin(rosu)
safir(albastru)
ametist(violet
34. Oxizi de aluminiu
Oxizi micsti : MgAl2O4 spinel, BeAl2O4
crisoberil
Bauxita constituie minereul din care se
extrage peste 95 %din productia mondiala
de aluminiu. Dupa continutul lor in
aluminiu si fier,bauxitele pot
fi:albe,rosi,cenusii.Cele mai mari zacaminte
de bauxita se afla in Franta.
35. Aluminiul – reciclabil sută la
sută
Retopirea lui necesită
cu 95 la sut mai pu ină ţ ă
energie decât produc iaţ
primară
-Producerea de cutii de aluminiu, din materii
prime, necesita cu 20% mai multa energie decat
producerea acelorasi cutii, insa, prin reciclare.
-Recicland 1 kg de aluminiu se salveaza 8 kg de
bauxita, 4 kg de chimicale si 14 kWh de
electricitate
F-olia de aluminiu reciclata este folosita pentru a
face componente pentru masini noi.
-Cutiile si foliile din aluminiu reprezinta ca
volum cam 2% din deseurile domestice, dar
aproape 25% din deseurile reciclabile
O cutie de aluminiu
dispare in mod natural in
100 de ani
36. Stiati ca……(1)
Al
împ ratul Fran ei,ă ţ
Napoleon al III-lea,
impresionat de
acest metal u or,ş
dore te s facş ă ă
plato e pentruş
solda iţ
dac seă
reciclează
dozele de
aluminiu i seş
fac unele noi
din ele, se
economise teş
75% din
energia
necesară
cre rii unoraă
datorita keratinei firul de
par este mai puternic
decat aluminiul si poate
sustine o greutate de 50-
100g.
un cuplu din SUA a hotarat
sa stranga 400.000 de cutii
goale din aluminiu pentru a
reusi sa obtina banii necesari
pentru nunta lor. Specialistii
au spus ca numarul
impresionant de cutii goale
din aluminiu pe care cei doi
tineri trebuie sa le colecteze
va cantari, la final, peste
cinci tone
portiunile decojite pe
spate ale oglinzilor
vechi se repara aplicand
in locurile defecte, cu
un adeziv transparent,
bucatele de folie de
aluminiu
37. Stiati ca……(2)
Cel mai mare
elicopter din
lume ce a fost
construit
vreodata revine
in atentia
publicului
odata cu
intentia unei
companii
occidentale de
al transforma
intr-un hotel de
lux zburator.
Echipajele ce
trebuiau sa
manevreze
monstrul din
aluminiu erau
compuse din 6
persoane: pilot,
copilot, inginer
de zbor,
electrician,
39. Aluminiu si cercetarea
romaneasca
Costin D. Neni escu , chimist romanţ
Înc de la începutul anilor 1930 în cadrulă
cercet rilor sistematice privind reac ii aleă ţ
hidrocarburilor catalizate de clorura de aluminiu
sunt ob inute în grupul de cercetare alţ
profesorului Neni escu rezultate de primţ ă
importan pentru în elegerea mecanismuluiţă ţ
reac iilor prin intermediari carbocationici. Esteţ
observat pentru întâia dat rolul esen ial al unuiă ţ
cocatalizator (urme de ap ) în reac ia deă ţ
izomerizare a cicloalcanilor în prezen a cloruriiţ
de aluminiu. Din aceast perioad dateaz alteă ă ă
observa ii fundamentale privind reac iaţ ţ
cicloalchenelor cu cloruri acide catalizat deă
clorura de aluminiu, în ciclohexan ca solvent
(cunoscuta ast zi în literatur ca “reac iaă ă ţ
Neni escu de acilare reductiv “) sau transferul deţ ă
hidrogen “într-o form foarte activ “. Aceasta esteă ă
