====== 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**.

{{:tecnica:motori:chimica:fig010_mild-base-and-mild-acid.jpg?direct&400|Base debole (pH 8.9) e acido debole (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 ====

Dopo 40 ore di immersione l'effetto corrosivo di entrambe le sostanze è visivamente nullo:

{{:tecnica:motori:chimica:fig012_mild-base-after-40-hours.jpg?direct&320|}}
{{:tecnica:motori:chimica:fig012_mild-acid-after-40-hours.jpg?direct&320|}}

===== Base forte =====

Abbiamo quindi provato gli effetti di una **base forte** quale l'**[[wpit>Idrossido di sodio|idrossido di sodio]]** (NaOH), comunemente venduta con il nome **soda caustica**. Una soluzione al **3%** dovrebe avere circa **pH 13.0**

{{:tecnica:motori:chimica:fig020_strong-base.jpg?direct&400|}}

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.

{{:tecnica:motori:chimica:fig021_strong-base-gas.jpg?direct280|Base forte su alluminio: produce bollicine di gas}}
{{:tecnica:motori:chimica:fig022_strong-base-after-8-hours.jpg?direct&280|}}

=== 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.

{{:tecnica:motori:chimica:fig023_strong-base-8-hours-passivated.jpg?direct&280|}}

===== Acido forte =====

Infine abbiamo provato gli effetti di un acido forte quale l'**[[wpit>Acido cloridrico|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**.

{{.:chimica:fig030_strong-acid.jpg?direct&400|}}

L'alluminio immerso in tale soluzione inzia immediatamente la produzione di **bollicine di gas idrogeno**.

{{.:chimica:fig031_strong-acid-gas.jpg?direct&320|Formazione di gas per effetto dell'acido sull'alluminio}}

=== 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**.

{{.:chimica:fig032_strong-acid-18-hours-passivated.jpg?direct&320|Passivazione alluminio con acido cloridrico al 5% per 18 ore}}

===== 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). 


===== Problema con soluzioni non tamponate =====

Quando si è in presenza di una soluzione costituita da un solo acido forte o da una sola base forte, si parla generalmente di **soluzione non tamponata**. Questo significa che la soluzione non è stabile: piccole aggiunte di composti (contaminazioni) possono alterare significativamente il pH complessivo.

Negli usi pratici è di gran lunga più utile avere a che fare con **soluzioni tamponate** cioè miscele di sostanza fatte da **acidi deboli** o **basi deboli** uniti al loro **composto coniugato**, cioè al **corrispondente sale** formato rispettivamente con una base forte o un acido forte.


  * **Soluzioni tamponate**
    * acido debole con sale corrispondente formato con base forte
    * base debole con sale corrispondente formato con acido forte

Una soluzione tampone si oppone alla variazione del pH per aggiunte moderate di acidi o basi.

===== Prodotti commerciali =====

Per la pulizia dei metalli (ad esempio per la pulizia di carburatori o altri componenti di motori) anche in vasche ad ultrasuoni esistono prodotti commerciali, in genere a base acida oppure alcalina a seconda del tipo di sporco che si intende rimuovere. Per rimuovere tracce organiche (olii, grassi, combustibili, ecc.) si utilizzano soluzioni alcaline.

Si tratta di soluzioni tamponate in modo che il pH ottenuto mediante diluizione con acqua rimanga più o meno costante durante il suo utilizzo.

=== Dellwing HD Spezialreiniger alkalisch ===

Detergente alcalino concentrato per pulizia ad ultrasuoni di carburatori, testate, cilindri. Composizione dichiarata:

  * <5% Natriumhydroxid (idrossido di sodio)
  * <3% Zitronensäure (acido citrico)
  * <2% Dipropylene Glycol MethylEther (dipropilene glicole metiletere)
  * <1,5% Isotridecanol, ethoxyliert (isotridecanolo etossilato, tensioattivo)
  * <1,5% Kaliumhydroxid (idrossido di potassio)
  * <1% Didronel (acido etidronico 1-idrossietano 1,1-difosfonico)

Usi raccomandati: diluizione 1:10 per soluzione spray, 1:50 per idropulitrice e 1:100 per lavaggio a ultrasuoni. Dalla lista degli ingredienti si capisce che è una soluzione tamponata:

  * **Basi forti** (completamente dissociate)
    * <5% Idrossido di sodio (NaOH)
    * <1.5% Idrossido di potassio (KOH)
  * **Acidi**
    * <3% Acido citrico => acido debole triprotico
    * <1% HEDP (Didronel) => acido debole polifosfonico, forte chelante
  * **Neutri** (non influenzano il pH)
    * Dipropylene Glycol Methyl Ether
    * Isotridecanol etossilato (tensioattivo)

Se per la soluzione concentrata si presume un pH 12.4 (vedi [[https://it.webqc.org/phsolver.php|calcolatore online]]), allora per il lavaggio a ultrasuoni è consigliato un pH 10.4. Con una diluizione a 100, log(100) = 2, il pH diminuisce di 2.

=== TICKOPUR R 33 ===

Soluzione alcalina con pH 9.9 alla diluizione 1%. Per il lavaggio ad ultrasuoni si consiglia una diluizione dal 3% al 5% (cioè pH 10.2 - 10.5).

  * 5 - 15 % anionic tensides,
  * 5 - 15 % phosphate
  * <5 % non-ionic tensides,
  * <5 % silicate, complexing agents


===== Web References =====

  * **[[https://www.instructables.com/How-to-Paint-Aluminum-and-Keep-It-Painted/|How to Paint Aluminum -- and Keep It Painted]]**
  * **[[https://www.worldradiohistory.com/Archive-DX/73-magazine/73-magazine-1981/73-magazine-03-march-1981.pdf|73 Magazine - 1981/03]]** - See the article **The Great Aluminium Cover-Up** at p.62, here a {{.:chimica:73-magazine-03-march-1981.pdf|local copy}}.
  * **[[https://www.bisceglia.eu/chimica/lab/h2daal.html|Preparazione di Idrogeno da alluminio in ambiente acido e basico]]**