Cryolithe
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Catégorie IV : halogénures |
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| Formule brute | Na3AlF6 ou 3NaF,AlF3 | ||
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| Masse moléculaire | 210 g/mol | ||
| Système cristallin | monoclinique | ||
| Échelle de Mohs | 2,5 | ||
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| Indice de réfraction | α=1.3385-1.339, β=1.3389-1.339, γ=1.3396-1.34 | ||
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| Densité | 2,97 | ||
| Solubilité | 0,4 g à 20°C | ||
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La cryolithe, ou cryolite, est un minéral composé de fluorure double de sodium et d'aluminium, de formule Na3AlF6 également noté 3NaF,AlF3.
La cryolithe est principalement utilisée pour la production d'aluminium et dans l'industrie des céramiques. Elle a été découverte sur la cote ouest du Groenland. C'est un minéral rare ; aussi, pour faire face aux besoins de l'industrie, la cryolithe est produite artificiellement.
Sommaire |
[modifier] Découverte
A la fin du XVIIIe siècle un cargo de la Compagnie royale du commerce groenlandais ramène du Groenland des échantillons de divers minerais à Copenhague. Le premier échantillon de cryolithe est étudié et décrit par Heinrich Christian Friedrich Schumacher en 1795 (professeur de médecine, botaniste et minéralogiste à l'académie royale de chirurgie).
Il a été étudié par le brésilo-portugais Jozé Bonifacius de Andrada et le danois Peter Christian Abildgaard. De Andrada rapporta que la cryolithe avait un aspect transparent et brillant et qu'elle avait la propriété de fondre sous l'action d'une flamme comme la glace. Il l'appela cryolithe ce qui signifie « pierre gelée » en grec (κρύος « froid », λίθος « pierre »). Les habitants du Groenland l'appelaient orsukksiksæt. Abildgaard fit une communication à l'académie danoise des sciences en 1800.
L'analyse chimique de la cryolithe a été faite de manière indépendante par Martin Heinrich Klaproth à Berlin et Nicolas Louis Vauquelin à Paris.
Après avoir exploré le Groenland, l'allemand Karl Ludwig Giesecke employé par Compagnie royale du commerce groenlandais, montra en 1820 que la cryolite n'était que peu présente. Le seul gisement connu se situe dans la baie de Arsuk prés de la ville appelée Ivigtut.
L'unique mine de cryolithe est exploitée dans la ville de Ivitgut.
[modifier] Caractéristiques
- numéro CAS : 15096-52-3
- numéro EINECS : 239-148-8
[modifier] Utilisation
[modifier] L'aluminium
La cryolithe est principalement utilisée comme fondant dans la production d'aluminium. Elle est mélangée à l'alumine extraite de la bauxite. Le mélange est fondu aux environs de 950 °C et ensuite électrolysé.
Elle a été choisie parce qu'elle dissout les fluorures et les oxydes (dont l'alumine) mais pas l'aluminium, elle conduit le courant électrique et elle fond à 1000 °C.
[modifier] Le verre et la céramique
Pour la fabrication des verres, la cryolite est utilisée comme fondant et opacifiant. De même, elle abaisse la viscosité du verre en fusion, facilitant ainsi la suppression des bulles.
Comme dans le cas de l'alumine, c'est grâce à son pouvoir de dissolution des oxydes (SiO2, CaO par exemple) qu'elle abaisse la température de fusion de ces oxydes en formant des eutectiques. Son pouvoir opacifiant est utilisé pour augmenter l'opalescence (couleur de l'opale, pierre semi-précieuse de couleur blanche nacrée à reflet de nacre) de certains verres.
Elle entre dans la composition de certains émaux blancs dans des proportions allant de 5 à 15% en masse. Elle aide a donner un aspect glacé par l'apport de fluorure.
[modifier] Cryolithe artificielle
L'unique gisement de cryolithe ne peut fournir les besoins industriels.
Elle est fabriquée par divers techniques reposant sur le mélange de : acide fluorhydrique (HF), fluorure de sodium (NaF), fluorure d'ammonium, acide fluosilicique, acide fluoborique, hydroxyde d'aluminium, sulfate d'aluminium, aluminate de sodium, soude (NaOH), carbonate de sodium, chlorure de sodium (NaCl), sulfate de sodium.
Dans les application industrielle, elle se présente le plus souvent sous forme de poudre blanche.
La production mondiale (avec le fluorure d'aluminium AlF3) est de plus de 400 000 tonnes par an.
[modifier] Bibliographie
Pour la partie historique :
- Helge Kragh (Institut des sciences exactes, Université Aarhus) in From curiosity to industry, the early history of cryolite soda manufacture., Cahier d'histoire de l'aluminium, n°18 , été 1996.
