L’alluminio è un metallo del blocco p appartenente al Gruppo 13 e al 3° Periodo avente numero atomico 13 e configurazione elettronica 1s2,2s2,2p6, 3s2,3p1.
Il numero di ossidazione più comune è +3 sebbene vi siano composti, specie in fase gassosa dove presenta numero di ossidazione +2 e +1.
E’ il metallo più abbondante sulla crosta terrestre ed è, dopo ossigeno e silicio il terzo elemento più abbondante.
Il minerale da cui si ricava l’alluminio è principalmente la bauxite dove si trova sotto forma di Al2O3· 2 H2O ma esso è rinvenuto in minerali alluminosilicati e nella criolite dove è presente sotto forma di Na3AlF6.
Storia dell’alluminio
E’ un metallo noto fin dall’antichità e Plinio il Vecchio cita una coppa donata da un artigiano a Tiberio di un metallo sconosciuto molto leggero.
Sebbene i composti dell’alluminio fossero noti fin da tempi remoti fu solo nel 1807 che il chimico britannico Sir Humphrey Davy ipotizzò che il solfato di alluminio fosse il sale di un metallo che poteva essere ottenuto tramite processi elettrolitici.
Nel 1825 il chimico danese Hans Christian Ørsted dichiarò di aver ottenuto il metallo per elettrolisi anche se non è noto se il metallo era puro o in lega con altri elementi.
Fu solo nel 1886 che lo statunitense Charles Martin Hall e il francese Paul L.T. Héroult scoprirono che l’ossido di alluminio si scioglie facilmente nella criolite fusa e può quindi essere decomposto per via elettrolitica nel metallo grezzo fuso.
Estrazione dell’alluminio
Il complesso processo di estrazione dell’alluminio ne giustifica sia il costo che il suo isolamento in epoca relativamente recente.
L’alluminio si presenta lucido assorbendo molte radiazione U.V. e riflettendo le radiazioni del campo del visibile pertanto la luce riflessa è priva di colorazione.
E’ relativamente tenero, resistente, buon conduttore di calore e di elettricità. E’ molto reattivo e tende a ricoprirsi di uno strato superficiale di ossido di alluminio Al2O3 che lo protegge da ulteriori ossidazioni tramite il fenomeno noto come passivazione.
Reazioni
Reagisce con gli acidi per dare idrogeno gassoso:
2 Al(s)+ 6 H+(aq)→ 2Al3+(aq) + 3 H2(g)
In presenza di base dà luogo alla formazione di tetraidrossoalluminato e sviluppo di idrogeno:
2 Al(s)+ 2 NaOH(aq) + 6 H2O(l) → 2 [Al(OH)4]–(aq) + 2 Na+(aq) + 3 H2(g)
Reagisce con gli alogeni per dare i rispettivi alogenuri che si comportano da acidi di Lewis secondo la reazione generale:
2 Al +3 X2 → 2 AlX3
Una delle reazioni più note è quella della termite che viene condotta bruciando una miscela di ossido di ferro e polvere di alluminio con ottenimento di energia così elevata da provocare la fusione del ferro che costituisce uno dei prodotti della reazione stessa.
Gli ossidi metallici usati nella termite sono sia l’ossido di ferro (III) Fe2O3 noto anche come ematite che l’ossido di ferro (II) e (III) Fe3O4 noto come magnetite.
La reazione tra l’ossido metallico e l’alluminio in povere che costituisce un esempio di reazione di scambio semplice è:
Fe2O3(s) + 2 Al(s) → Al2O3(s) + 2 Fe(l)
con ottenimento di ossido di alluminio e ferro.
Tra i suoi composti ha particolare importanza il litio alluminio idruro utilizzato in molte sintesi organiche grazie alla sua azione riducente.
Usi
Viene spesso utilizzato in lega con il rame, magnesio, manganese e silicio usate in campo aeronautico e aerospaziale.
Trova utilizzo nei settori più svariati come, ad esempio, nell’edilizia per porte e finestre, come materiale da imballaggio, se finemente suddiviso nella preparazione di vernici e come utensile da cucina. Le pentole di alluminio consentono una distribuzione uniforme del calore e, grazie al fatto che l’alluminio si surriscalda difficilmente, viene ridotto al minimo il rischio di bruciature.