Ds n°1
2010/2011
( D’après
un article de Wikipédia) L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro
atomique Z = 13. On s’interressera aux atomes d’aluminium possédant A = 27
nucléons. Il peut donner un ion possédant 3 charges positives. C’est un élément
important sur la Terre
avec 1,5 % de la masse totale. Rayon atomique :Ra =
125x10-12 m ; rayon du noyau Rn = 1,00x10-10 m. C’est un métal
pauvre, argenté et malléable.
Il est remarquable pour sa résistance à l’oxydation et
sa faible densité.
Il est très oxydable mais à l'air, il se forme une couche de quelques micromètres
d'alumine, un oxyde
imperméable de formule Al2O3 qui protège le reste du
métal et se reforme très rapidement. Il est principalement extrait de la bauxite, minerai,
dont on extrait l’alumine. L’aluminium a une densité d =
2,7 environ trois fois plus faible que celle de l’acier ou du cuivre ; il
est malléable, ductile (la ductilité désigne la capacité d'un matériau à
se déformer plastiquement sans se rompre) et
facilement usiné et moulé. L’aluminium est utilisé dans de nombreuses
industries pour faire de nombreux produits différents et il est très important
pour l’économie mondiale. La Chine est un important pays
producteur, devant l’Amérique du Nord (États-Unis et Canada). Les composants
structuraux faits à partir de l’aluminium sont essentiels à l’industrie aérospatiale
et très importants dans d’autres secteurs du transport et de la construction où
sa faible densité, sa longévité et sa résistance sont nécessaires. En 1807, Humphry
Davy, découvre l’éxistence
de l’aluminium. Pierre Berthier découvre dans une mine près des Baux-de-Provence en 1821 un minerai
contenant plus de 50 % Toxicologie : L’aluminium est reconnu
pour ses effets néfastes à haute dose sur le système
nerveux (il est cependant un oligo-élément essentiel, sa carence entraînant
un retard intellectuel). L’accumulation d’aluminium dans l’organisme peut aussi
jouer un rôle dans d’autres maux comme le psoriasis,
les insuffisances hépatorénales chroniques, l’anémie, l’ostéomalacie
(os cassants ou mous), l’intolérance au glucose et les arrêts cardiaques chez les humains. Les
cellules du cerveau des 
patients
atteints d’Alzheimer contiennent de 10 à 30 fois plus
d’aluminium que la normale15. L’Institut de la Veille sanitaire a réalisé
en 2003 une étude poussée qui montre le manque de données suffisantes pour
confirmer ou infirmer les conséquences de l’aluminium sur la santé. Les études
ont porté surtout sur la qualité des eaux utilisées pour la boisson, mais pas
sur les effets des emballages en aluminium16.. 
Une
des premières statues coulées en aluminium (1893), L’Ange de la
charité chrétienne souvent appelé Eros trônant
sur le Shaftesbury Memorial
situé à Piccadilly Circus, à LondresParmi les secteurs utilisant l’aluminium, on peut
citer :
les
transports (automobiles,
avions, camions, trains, bateaux, vélos
etc.) ;
l’emballage (boîtes
de conserve, papier aluminium, canettes, barquettes, aérosols,
etc.) et notamment les emballages alimentaires ;
la
construction (fenêtres, portes, gouttières, etc.) ;
les
biens de consommation (appareils, ustensiles de cuisine etc.) ;
Les
fils électriques (la conductivité de l’aluminium ne représente que 60 % de
celle du cuivre,
mais l’aluminium est plus léger et moins cher) ;
de
l’aluminium très pur (99,980 à 99,999 %) est employé en électronique
et pour les CD. De l'alliage de l'aluminium est employé en aéronautique
ou astronautique18.
Répondre
aux questions suivantes. (en s’aidant, quand cela est nécessaire du texte)
1) Donner le
symbole de l’atome d’aluminium (sous la
forme 
)
2)
Donner la composition de cet atome
3)
Donner sa structure électronique. Combien d’électrons possède –t-il sur sa
couche externe ?
4)
Calculer le rapport ‘r’ entre la masse d’un nucléon et d’un électron.
Conclusion.
m(nucléon)
= 1,67x10-27 kg m(électron) = 9,10x10-31 kg)
5)
Donner l’expression littérale (avec les lettres ) de la masse approchée ‘m’
d’un atome d’aluminium. On rappelle que
la masse d’un neutron est peu différente de la masse d’un proton. Calculer la
masse approchée de l’atome d’aluminium.
6)
donner la définition d’un cation
7) 
Donner le
symbole de l’ion aluminium (sous la
forme 
)
8)
Calculer la charge Q de l’ion aluminium sachant que la charge électrique
élémentaire vaut q = 1,6x10-19 C. N’oubliez pas l’unité !
9)
Donner la structure électronique de l’ion aluminium
10)
Préciser 6 qualités de ce métal.
11)
Quel est le principal danger de l’aluminium.
12)
Donner 3 utilisations de ce métal