L’aluminium est le métal que vous retrouvez dans une canette, une fenêtre ou certaines pièces d’avion. Pourtant, ces objets ne sont généralement pas fabriqués à partir de métal récolté tel quel dans la nature : il faut d’abord séparer l’aluminium des minéraux qui le contiennent. Sa place dans le tableau périodique aide aussi à comprendre pourquoi ses propriétés dépendent souvent de sa forme chimique et de sa composition.
Où trouve-t-on l’aluminium dans la nature ?
Avec le symbole Al et le numéro atomique 13, l’aluminium est un élément chimique, c’est-à-dire une substance définie par le nombre de protons de ses atomes. Il est abondant dans la croûte terrestre, mais se trouve surtout combiné à d’autres éléments dans des minéraux, notamment sous forme d’oxydes et de silicates. La bauxite, un minerai composé de plusieurs substances, est la principale matière première de sa production industrielle.
Le nom « aluminium » est lié à l’alun, dont le terme vient du latin alumen. L’élément figure dans le groupe 13, en période 3 et dans le bloc p du tableau périodique. Il appartient à la famille des métaux pauvres. La fiche d’identité indique une masse atomique de 26,98154 u ; cette valeur, souvent désignée dans l’usage courant comme la masse molaire de l’aluminium, correspond à environ 26,98154 g/mol. La CIAAW précise que l’aluminium naturel est constitué de l’isotope stable aluminium-27, ce qui détermine sa masse atomique standard.
Comment passe-t-on de la bauxite au métal ?
La production primaire se déroule en deux étapes. D’abord, le procédé Bayer sert à extraire de la bauxite l’alumine, nom courant de l’oxyde d’aluminium de formule Al₂O₃. Ensuite, l’alumine est dissoute dans un bain de cryolithe fondue et transformée en aluminium par électrolyse, un procédé qui utilise un courant électrique. La description de la production industrielle publiée par le Larousse présente la cuve de Hall-Héroult, où se déroule cette électrolyse.
Le procédé Hall-Héroult a été développé indépendamment en 1886 par le Français Paul Héroult et l’Américain Charles Martin Hall, selon l’American Chemical Society. Associée au procédé Bayer, cette méthode a rendu possible une production à grande échelle. Elle nécessite toutefois beaucoup d’électricité, car l’alumine est un composé stable qu’il faut réduire pour obtenir le métal.
Pourquoi l’aluminium est-il si utilisé ?
La fiche indique une masse volumique de 2,7 g/cm³ : l’aluminium est léger par rapport à de nombreux métaux courants. Il est également malléable, c’est-à-dire qu’on peut le façonner, et il conduit l’électricité. Ces caractéristiques expliquent son emploi dans les emballages, les ustensiles, les éléments de construction et les lignes électriques, où sa légèreté peut être un avantage.
L’aluminium pur est relativement mou. Pour adapter ses propriétés à des pièces qui doivent être plus résistantes, on le mélange à de petites quantités d’autres éléments afin de produire des alliages. Ces matériaux sont notamment utilisés dans les transports et l’aéronautique. L’oxyde d’aluminium a, lui, des usages distincts de ceux du métal : c’est un composé utilisé, entre autres, comme matériau abrasif. Une fine couche d’oxyde se forme aussi à la surface de l’aluminium exposé à l’air et contribue à le protéger de la corrosion.
Une autre voie d’approvisionnement est le recyclage de l’aluminium déjà utilisé, qui évite de repartir du minerai. Il faut donc distinguer l’aluminium primaire, produit à partir de matières premières minérales, de l’aluminium recyclé. Dans les deux cas, le métal conserve son identité chimique : ce sont sa forme, ses alliages et son histoire de fabrication qui varient.