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Azione chimica su alluminio con acidi e basi
Acido debole e base debole
Abbiamo preparato una soluzione basica di bicarbonato di sodio (NaHCO3) al 10%, che dovrebbe avere circa pH 8.9. Come soluzione acida con acido acetico (C2H4O2) abbiamo semplicemente usato dell'aceto di vino bianco non diluito, che ha generalmente pH 2.3.
Mescolando 90 ml di acqua e 10 g di bicarbonato di sodio (un cucchiaino e 1/2) si ottiene una soluzione al 10%, ma in realtà la soluzione è già satura al 9.6%. Il pH calcolato è 8.90.
Risultato dopo 40 ore
Base forte
Abbiamo quindi provato gli effetti di una base forte quale l'idrossido di sodio (NaOH), comunemente venduta con il nome soda caustica. Una soluzione al 3% dovrebe avere circa pH 13.0
Per la preparazione abbiamo aggiunto 3 g di soda caustica a 97 ml di acqua. Vale anche in questo caso la regola generale di aggiungere la sostanza all'acqua e non il viceversa, sebbene in questo caso la reazione produca solo una modesta quantità di calore. Considerata la densità dell'idrossido di sodio pari a 2.13 g/cm3, i 3 grammi necessari sono circa 1.4 ml, cioè un po' meno di mezzo cucchiaino. La soluzione al 3% ottenuta dovrebbe avere circa pH 13.
Il pezzo di alluminio, appena immerso, ha iniziato a sviluppare bollicine di gas idrogeno. Dopo diverse ore tutta la superficie del metallo risulta coperta da una patina grigio scura, che può essere facilmente rimossa con un lavaggio e leggero strofinamento.
Risultato dopo 8 ore
Dopo 8 ore di immersione la soluzione si presenta torbida e l'alluminio presenta evidenti segni dell'azione chimica: la superficie si è opacizzata e presenta piccoli puntini neri. Probabilmente si tratta di punti dove il metallo è stato inciso maggiormente e lo sporco grigio scuro depositato e non è stato rimosso dal lavaggio.
Acido forte
Infine abbiamo provato gli effetti di un acido forte quale l'acido cloridrico (HCl), venduto anche con il nome di acido muriatico. In commercio si può trovare la soluzione al 32%, che dovrebbe avere circa pH 0.50.
L'acido in tale concentrazione è altamente pericoloso, va maneggiato con estrema cura e preferibilmente in spazi aperti poiché sprigiona gas.
Abbiamo aggiunto una parte di soluzione acida a cinque parti di acqua (seguendo le indicazioni per un uso più forte del prodotto), il che ha portato la concentrazione dell'acido al 5.3% e un conseguente pH 1.3.
L'alluminio immerso in tale soluzione inzia immediatamente la produzione di bollicine di gas idrogeno.
Risultato dopo 18 ore
Dopo 18 ore di immersione la superficie del metallo si è opacizzata con alcune vaiolature dove prseumibilmente l'azione dell'acido è stata maggiore. A differenza della reazione basica, sulla superficie del metallo sottoposto all'acido non si è depositato alcun sottoprodotto ed anche la soluzione acquosa è rimasta sostanzialmente limpida.
Alluminio: comportamento anfotero
L'alluminio si comporta da base debole in presenza dell'acido cloridrico (HCl), dando il corrispondente cloruro (AlCl3), e da acido debole in presenza dell'idrossido di sodio (NaOH), dando il corrispondente alluminato (Na3AlO3). In entrambe le reazioni si ha forte sviluppo di idrogeno (H2).
Prodotti commerciali
Dellwing HD Spezialreiniger alkalisch
Detergente alcalino concentrato per pulizia ad ultrasuoni di carburatori, testate, cilindri. Composizione dichiarata:
- > 5% Natronlauge (idrossido di sodio)
- 3% Zitronensäure (acido citrico)
- 1.5% Tenside (tensioattivi)
- 1.5% HEDP Säure (acido etidronico HEDP)
- 1.5% Butylglycol (glicole butilico)
- > 0.5% Kalilauge (soluzione di idrossido di potassio)
Usi raccomandati: diluizione 1:10 per soluzione spray, 1:50 per idropulitrice e 1:100 per lavaggio a ultrasuoni. Se per la soluzione concentrata al 5%+3% si assume un pH 12.3 (vedi calcolatore online), allora per il lavaggio a ultrasuoni è consigliato un pH 10.3. Con una diluizione a 100, log(100) = 2, il pH diminuisce di 2.
Web References
- 73 Magazine - 1981/03 - See the article The Great Aluminium Cover-Up at p.62, here a local copy.