Tout savoir sur l’aluminium : découverte, propriétés, abondance, effets sur la santé et usages
1. Qui a découvert l’aluminium et quand ?
L’aluminium a été découvert en 1825 par le chimiste et physicien Hans Christian Ørsted, un scientifique danois. Il a réussi à obtenir une forme impure de l’aluminium en réduisant du chlorure d’aluminium (AlCl₃) avec un amalgame de potassium.
En 1827, Friedrich Wöhler, un chimiste allemand, a amélioré la méthode en utilisant du potassium métallique pour réduire le chlorure d’aluminium, obtenant ainsi un aluminium plus pur. Cependant, il a fallu attendre 1856, avec le procédé mis au point par Henri Sainte-Claire Deville, pour que la production d’aluminium devienne plus accessible.
Le grand tournant a eu lieu en 1886, lorsque Charles Martin Hall (aux États-Unis) et Paul Héroult (en France) ont indépendamment mis au point le procédé d’électrolyse de l’alumine (procédé Hall-Héroult), permettant une production industrielle d’aluminium à grande échelle.
2. Comment l’aluminium a-t-il été nommé ?
Le nom « aluminium » vient du mot latin « alumen », qui désignait des sels d’alun (des composés de potassium et d’aluminium) utilisés depuis l’Antiquité comme mordant en teinture et en médecine.
Le chimiste britannique Humphry Davy a d’abord nommé cet élément « alumium » en 1808, puis l’a renommé « aluminum ». Cependant, en Europe, on a préféré la forme « aluminium » pour s’aligner sur les noms d’autres éléments chimiques comme sodium, potassium, etc. Aux États-Unis, le terme « aluminum » est resté en usage.
3. Pourquoi l’aluminium est-il si répandu sur Terre ?
L’aluminium est le troisième élément chimique le plus abondant sur Terre, après l’oxygène (O) et le silicium (Si). Son abondance s’explique par plusieurs raisons :
- Il est naturellement présent sous forme de minéraux comme la bauxite, la néphéline, la cryolithe et d’autres silicates.
- Il fait partie des composants de nombreux roches (granit, feldspath, argiles, etc.).
- Sa grande réactivité chimique l’empêche d’exister sous forme pure dans la nature, mais il est très répandu sous forme de composés.
4. Quel pourcentage de la croûte terrestre est constitué d’aluminium ?
L’aluminium représente environ 8,1 % de la croûte terrestre, ce qui en fait le métal le plus abondant dans la croûte terrestre.
Toutefois, il n’existe pas sous forme métallique dans la nature, mais uniquement sous forme de minerais, principalement dans la bauxite.
5. Quels sont les isotopes de l’aluminium ?
Un isotope est une variante d’un élément chimique qui possède le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons.
L’aluminium possède 22 isotopes connus, mais seuls deux sont importants :
- Aluminium-27 (27Al) : Isotope stable et majoritaire (100 % de l’aluminium naturel).
- Aluminium-26 (26Al) : Isotope radioactif ayant une demi-vie d’environ 720 000 ans. Il est utilisé en géologie et en astrophysique pour étudier l’âge des météorites et des roches anciennes.
Les autres isotopes sont instables et se désintègrent rapidement.
6. Quelle est la capacité calorifique de l’aluminium ?
La capacité calorifique d’un matériau correspond à la quantité de chaleur nécessaire pour élever sa température d’un degré.
Pour l’aluminium, la capacité calorifique est d’environ 0,897 J/g·K (joules par gramme et par kelvin).
Cela signifie que l’aluminium peut absorber une quantité relativement importante de chaleur avant de voir sa température augmenter. C’est pour cette raison qu’il est utilisé dans les radiateurs, échangeurs thermiques et ustensiles de cuisine.
7. L’aluminium change-t-il de couleur avec le temps ?
Non, l’aluminium ne change pas de couleur visiblement avec le temps. Cependant, il peut s’oxyder et former une fine couche d’oxyde d’aluminium (Al₂O₃) qui est transparente et protectrice.
Dans certains environnements spécifiques (marins ou industriels), l’aluminium peut développer une patine blanche ou grise, mais il ne rouille pas comme le fer.
8. Pourquoi l’aluminium ne rouille-t-il pas ?
L’aluminium ne rouille pas car il ne contient pas de fer.
Lorsqu’il est exposé à l’air, l’aluminium réagit rapidement avec l’oxygène et forme une fine couche d’oxyde d’aluminium (Al₂O₃) qui :
- Empêche l’air et l’eau d’atteindre le métal sous-jacent, empêchant ainsi la corrosion.
- Se régénère naturellement si elle est endommagée.
C’est cette propriété qui le rend très résistant à la corrosion, notamment en milieux humides.
9. L’aluminium est-il soluble dans l’eau ?
Non, l’aluminium métallique n’est pas soluble dans l’eau.
Toutefois, certains composés de l’aluminium, comme le chlorure d’aluminium (AlCl₃) ou le sulfate d’aluminium (Al₂(SO₄)₃), sont solubles dans l’eau et utilisés en traitement des eaux ou dans l’industrie chimique.
10. Quels sont les effets de l’aluminium sur le corps humain ?
L’aluminium est présent naturellement dans l’eau, les aliments et l’air. Il est généralement non toxique à faibles doses, mais une exposition excessive peut avoir des effets sur la santé :
Effets bénéfiques ou neutres
- En petite quantité, l’aluminium est sans danger et est éliminé par les reins.
- Il est utilisé dans certains médicaments antiacides et dans les vaccins (sous forme d’hydroxyde d’aluminium).
Risques liés à une exposition prolongée ou excessive
- Maladie d’Alzheimer ? Certaines études ont suggéré un lien entre l’aluminium et Alzheimer, mais rien n’a été prouvé de manière scientifique.
- Toxicité rénale : Une forte exposition à l’aluminium peut causer des problèmes chez les personnes souffrant d’insuffisance rénale.
- Problèmes pulmonaires : L’inhalation prolongée de poussières d’aluminium (exposition industrielle) peut provoquer des maladies respiratoires.
- Effet sur les os : Une accumulation excessive d’aluminium peut affecter l’absorption du calcium et affaiblir les os.
Conclusion
L’aluminium est un élément fascinant, à la fois léger, résistant et abondant. Son importance dans l’industrie, la science et notre quotidien est énorme, et son impact sur la santé humaine est minime si utilisé de manière normale.
