Concetti Chiave
- L'alluminio è un metallo bianco e leggero, ampiamente utilizzato dopo il ferro, noto per la sua conducibilità elettrica e resistenza alla corrosione.
- La chimica dell'alluminio comprende la formazione di composti come l'allumina e il cloruro di alluminio, usati in vari processi industriali e chimici.
- Il processo di metallurgia dell'alluminio si basa sulla riduzione elettrolitica dell'allumina, principalmente dalla bauxite, per ottenere un metallo di alta purezza.
- Le leghe di alluminio sono apprezzate per la loro leggerezza e resistenza, trovando applicazione in settori come l'aviazione e l'automotive.
- L'industria dell'alluminio presenta problemi ambientali, come l'inquinamento da fluoro e il pericoloso "fango rosso" prodotto durante il processo di sintesi dell'allumina.
Indice
L'alluminio
L'alluminio è un metallo bianco e leggero, il più usato dopo il ferro. Come elemento chimico corrisponde al simbolo Al.• Numero atomico: 13
• Peso atomico: 26.98
• Temperatura di fusione: 660°C
• Densità: 2.7 g/cm3
L'alluminio, isolato da Œrsted nel 1825 e da Wöhler nel 1827, è prodotto industrialmente dal 1854, grazie a Sainte-Claire Deville; la sua metallurgia per elettrolisi fu sviluppata nel 1886, contemporaneamente da Héroult e da Hall.
Chimica dell'alluminio
L'alluminio puro è morbido e molto malleabile. Ossidabile, non si deteriora a contatto con l’aria perché è protetto da un sottile strato di allumina. Viene sciolto da soda e potassio, formando alluminati. Tra i suoi composti, il più importante è il suo ossido, l'allumina. Il fluoruro di AlF 3 esiste come sale complesso, la criolite Na3[AlF6]. Il cloruro di AlCl3 è usato in chimica organica come catalizzatore. Il solfato Al2 (SO4) 3 viene utilizzato per incollare carta, per la concia di pelli e di tessuti. I silicati di alluminio sono molto abbondanti in natura, solitamente combinati con ossidi alcalini o calce (feldspati, mica, argille, zeoliti, ecc.). L'alluminio rappresenta l'8,5% del peso della crosta terrestre.
Metallurgia
La metallurgia dell'alluminio si basa sulla riduzione elettrolitica dell'allumina ottenuta dalla bauxite. L'allumina disciolta nella criolite fusa viene sottoposta ad alta temperatura all'azione di una corrente elettrica continua. In pratica, c'è un deposito di alluminio fuso sul fondo del serbatoio (catodo) e un rilascio di ossigeno sull'anodo di carbonio, che viene ossidato. L'alluminio così ottenuto è compreso tra il 99,5 e il 99,8%. L'alluminio raffinato al 99,99% viene preparato mediante raffinazione elettrolitica o segregazione.
Utilizzazioni
Il metallo puro viene utilizzato per la sua elevata conducibilità elettrica e termica (condensatori, riflettori) nonché per la sua buona resistenza all'aria e ad alcune comuni corrosioni (fogli sottili per imballaggi; articoli per la casa; industrie chimiche e farmaceutiche; produzione automobilistica, dove l’uso tende ad aumentare. Le leghe di alluminio hanno una bassa densità, resistenze meccaniche medie e forti e una buona resistenza a determinate corrosioni. La lega con rame e magnesio (= duralluminio) può subire un trattamento di tempra strutturale (tempra e maturazione) che la rende utilizzabile nell'aviazione. Anche questo settore si sta rivolgendo alla nuova lega alluminio-litio, che dovrebbe consentire una riduzione dal 10 al 15% delle strutture. Sotto forma di fusioni, la lega di alluminio-silicio viene utilizzata per realizzare blocchi motore e pistoni di automobili. Infine, tende a diffondersi negli immobili, sia per gli infissi che all'interno di importanti realizzazioni architettoniche come nell’ Istituto del mondo arabo di Parigi.
Produzione
La produzione di alluminio richiede una grande quantità di elettricità, quindi si trova vicino alle principali fonti di energia o vicino ai mercati di consumo. In continua crescita, la produzione mondiale è di circa 38 milioni di tonnellate all'anno. I principali produttori sono Cina (più di un quarto nel mondo), Russia, Canada e Stati Uniti, davanti ad Australia, Brasile, India e Norvegia. Nel 2008, la minore domanda, in particolare nei settori dei trasporti e delle costruzioni, ha aumentato significativamente le scorte e spinto i prezzi verso il ribasso.
Aspetti medici e ambientali
L'alluminio medicato è una sostanza utilizzata nella composizione di medicazioni e antiacidi digestivi. Si presenta sotto forma di fosfato o idrossido, eventualmente combinato con altri prodotti come il magnesio. Per le sue proprietà antiacide viene prescritto per il trattamento aggiuntivo del dolore allo stomaco e all'esofago. I suoi effetti collaterali sono costipazione e diminuzione dell'assorbimento digestivo del fosforo alimentare o di alcuni farmaci.
Tossicità
Si ritiene che l'alluminio abbia effetti tossici sul sistema nervoso centrale. Questa neurotossicità è stata osservata in pazienti in dialisi (acqua di dialisi contaminata da alluminio) con encefalopatie. Tuttavia, i legami tra le esposizioni a determinate concentrazioni di alluminio e lo sviluppo della demenza non sono chiaramente stabiliti. L'uso dell'alluminio è quindi limitato negli utensili da cucina, nei tubi dell'acqua, ecc.
Inquinamento
La produzione di alluminio può causare vari tipi di inquinamento legato al fluoro utilizzato nelle reazioni o nei rilasci di gas. Il rischio maggiore rimane quello del "fango rosso" prodotto durante la sintesi dell'allumina dalla bauxite. Nell'ottobre 2010, una fabbrica situata ad Ajka, vicino a Budapest, ha scaricato, dopo la rottura di un serbatoio, più di 500.000 m3 di questo fango rosso tossico e corrosivo causando la morte di 9 persone e la distruzione del vicino ecosistema.Domande da interrogazione
- Quali sono le principali caratteristiche chimiche dell'alluminio?
- Come avviene la produzione industriale dell'alluminio?
- Quali sono le principali applicazioni dell'alluminio e delle sue leghe?
- Quali sono gli effetti medici e tossici dell'alluminio?
- Quali sono i principali problemi ambientali legati alla produzione di alluminio?
L'alluminio è un metallo bianco e leggero, morbido e malleabile, protetto da un sottile strato di allumina che ne impedisce il deterioramento. È ossidabile e forma alluminati quando sciolto da soda e potassio. I suoi composti più importanti includono l'allumina, il fluoruro di alluminio e il cloruro di alluminio.
La produzione industriale dell'alluminio avviene tramite la riduzione elettrolitica dell'allumina ottenuta dalla bauxite. L'allumina viene disciolta nella criolite fusa e sottoposta a corrente elettrica continua, depositando alluminio fuso sul catodo e rilasciando ossigeno sull'anodo di carbonio.
L'alluminio puro è utilizzato per la sua conducibilità elettrica e termica, resistenza all'aria e corrosione. Le leghe di alluminio, come il duralluminio e la lega alluminio-litio, sono usate nell'aviazione, nell'industria automobilistica e nelle costruzioni architettoniche per la loro bassa densità e resistenza meccanica.
L'alluminio è usato in medicazioni e antiacidi, ma può causare costipazione e riduzione dell'assorbimento di fosforo. È considerato neurotossico, con effetti osservati in pazienti in dialisi, ma i legami con la demenza non sono chiaramente stabiliti. L'uso è limitato in utensili da cucina e tubi dell'acqua.
La produzione di alluminio può causare inquinamento da fluoro e rilascio di gas. Il "fango rosso" prodotto durante la sintesi dell'allumina è particolarmente pericoloso, come dimostrato dall'incidente del 2010 ad Ajka, che ha causato morti e distruzione ambientale.
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