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ÉTUDE DES FAMILLES D'ÉLÉMENTS : le bloc p

Connaissances ... nommer et situer ... la famille du bore ou colonne 13 ...

La famille du bore (ou métaux trivalents) est formée du Bore (B), de l'Aluminium (Al), du Gallium (Ga), de l'Indium (In) et du Thallium (Tl).
Les éléments de la famille du Bore possèdent trois électrons de valence mais pour les plus lourds le phénomène du doublet inerte
intervient (les électrons restent couplés et seul l’électron p est disponible).

L’électronégativité (EN) des métaux augmente de Al à Tl car le nombre de couches augmente (B est un non métal).

Le plus abondant est l’aluminium, la principale source d’aluminium est la bauxite que l’on traite en milieu basique selon les réactions :

Al₂O₃ minerais      → OH^- →       Al(OH)₄^- Na⁺, 2 H₂O (dérivé pur de l’aluminium)
Al(OH)₄^- Na⁺, 2 H₂O      → précipitation →       Al₂O₃, 3 H₂O          →  Δ 1200°C →           Al₂O₃ (alumine)

L’électrolyse de l’alumine (Al₂O₃) fondue est réalisée en présence d'un mélange de cryolithe (AlF₃,3 NaF ; 80%) et de fluorine (CaF₂ ; 20%) qui abaissent le point de fusion de 2020°C à 900°C, on obtient l’aluminium de 99,5 à 99,9 %.
Dans la région marseillaise, on peut noter que l’exploitation de la bauxite est très ancienne.
Actuellement, une usine à Gardanne traite la bauxite de Boké en Guinée (600 000 t/an) et les "boues rouge" (300 00 t/an) sont transportées par une canalisation sur 40 km et déversées à 7 km au large de Cassis.

Le recyclage à partir des résidus de transformation et de production est complexe mais il économise 95% de l’énergie nécessaire pour produire l'aluminium (650 au lieu de 13 000 kWh/t).
L’automobile est la première source de déchets mais 95% de l’aluminium utilisé est de l’aluminium recyclé.

L’aluminium donne des alliages légers (2,6 g/cm³) et magnésium donne des alliages ultra légers (1,7 g/cm³).

L’aluminium est utilisé en France, dans différents alliages :

• alpax pour les transports : bennes de camion, ... (29%)

• duralumin pour le bâtiment : fenêtres, ... (20%),

• zicral pour l’emballage : papier aluminium, ... (12%),

• almelec pour l’industrie électrique : câbles haute tension, ... (11%).

La norme NF A 026004 définit une nomenclature spécifique pour désigner les éléments :

Al	Cr	Cu	Sn	Mg	Mn	Ni	Si	S	Ti	Zn
A	C	U	E	G	M	N	S	F	T	Z

Par exemple :

A-Z8GU = le zicral, est un alliage d’Aluminium contenant 8% de Zinc, 2% de Magnésium, 1,5% de Cuivre et 0,25% de Chrome.

A-GS = l’almélec, est un alliage d’Aluminium contenant 0,7% de Magnésium et 0,6% de Silicium.