Zinc
Le zinc (prononciation /zÉÌg/ en France[7], /zÉÌk/ au Canada, /zÉÌ/ en Suisse) est l'Ă©lĂ©ment chimique de numĂ©ro atomique 30 et de symbole Zn. Le corps simple zinc est un mĂ©tal.
Zinc | |||||||||||
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Position dans le tableau périodique | |||||||||||
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Symbole | Zn | ||||||||||
Nom | Zinc | ||||||||||
Numéro atomique | 30 | ||||||||||
Groupe | 12 | ||||||||||
Période | 4e période | ||||||||||
Bloc | Bloc d | ||||||||||
Famille d'éléments | Métal pauvre ou métal de transition | ||||||||||
Configuration Ă©lectronique | [Ar] 3d10 4s2 | ||||||||||
Ălectrons par niveau dâĂ©nergie | 2, 8, 18, 2 | ||||||||||
Propriétés atomiques de l'élément | |||||||||||
Masse atomique | 65,409 ± 0,004 u[1] | ||||||||||
Rayon atomique (calc) | 135 pm (142 pm) | ||||||||||
Rayon de covalence | 122 ± 4 pm[2] | ||||||||||
Rayon de van der Waals | 139 pm | ||||||||||
Ătat dâoxydation | 2 | ||||||||||
ĂlectronĂ©gativitĂ© (Pauling) | 1,65 | ||||||||||
Oxyde | amphotĂšre | ||||||||||
Ănergies dâionisation[1] | |||||||||||
1re : 9,394 199 eV | 2e : 17,964 39 eV | ||||||||||
3e : 39,723 eV | 4e : 59,4 eV | ||||||||||
5e : 82,6 eV | 6e : 108 eV | ||||||||||
7e : 134 eV | 8e : 174 eV | ||||||||||
9e : 203 eV | 10e : 238 eV | ||||||||||
11e : 274 eV | 12e : 310,8 eV | ||||||||||
13e : 419,7 eV | 14e : 454 eV | ||||||||||
15e : 490 eV | 16e : 542 eV | ||||||||||
17e : 579 eV | 18e : 619 eV | ||||||||||
19e : 698 eV | 20e : 738 eV | ||||||||||
21e : 1 856 eV | |||||||||||
Isotopes les plus stables | |||||||||||
Propriétés physiques du corps simple | |||||||||||
Ătat ordinaire | solide (diamagnĂ©tique) | ||||||||||
Masse volumique | 7,134 g·cm-3 (25 °C)[1] | ||||||||||
SystĂšme cristallin | Hexagonal compact | ||||||||||
Dureté (Mohs) | 2,5 | ||||||||||
Couleur | Gris-bleuté | ||||||||||
Point de fusion | 419,527 °C (congélation)[3] | ||||||||||
Point dâĂ©bullition | 907 °C[1] | ||||||||||
Ănergie de fusion | 7,322 kJ·mol-1 | ||||||||||
Ănergie de vaporisation | 115,3 kJ·mol-1 | ||||||||||
Volume molaire | 9,16Ă10-6 m3·mol-1 | ||||||||||
Pression de vapeur | 192,2 Pa à 419,53 °C |
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Vitesse du son | 3 700 m·s-1 à 20 °C | ||||||||||
Chaleur massique | 390 J·kg-1·K-1 | ||||||||||
ConductivitĂ© Ă©lectrique | 16,6Ă106 S·m-1 | ||||||||||
Conductivité thermique | 116 W·m-1·K-1 | ||||||||||
Solubilité | sol. dans HCl[4] | ||||||||||
Divers | |||||||||||
No CAS | [5] | ||||||||||
No ECHA | 100.028.341 | ||||||||||
No CE | 231-175-3 | ||||||||||
Précautions | |||||||||||
SGH[6] | |||||||||||
Ătat pulvĂ©rulent : Danger |
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Transport[6] | |||||||||||
Ătat pulvĂ©rulent : |
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Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire. | |||||||||||
Généralités sur l'élément zinc, histoire et lexicographie
Le zinc est par certains aspects semblable au magnĂ©sium dans la mesure oĂč son Ă©tat d'oxydation courant est +2, donnant un cation de taille comparable Ă celle de Mg2+. C'est le 24e Ă©lĂ©ment le plus abondant dans l'Ă©corce terrestre. Il possĂšde cinq isotopes naturels stables.
Le zinc est un élément du groupe 12 et de la période 4. Stricto sensu, c'est un métal pauvre, qui ne répond pas à la définition des éléments de transition par l'IUPAC[8] ; en pratique cependant, il est trÚs souvent assimilé aux métaux de transition dans les manuels et de trÚs nombreux ouvrages. Il fait partie du « groupe du zinc », ou groupe IIB, qui comprend, par numéro atomique croissant, 30Zn, 48Cd et 80Hg, éléments caractérisés par deux électrons sur la sous-couche s au-delà d'une sous-couche d complÚte. La configuration électronique du zinc est [Ar] 3d10 4s2. Zinc et cadmium Cd sont des métaux électropositifs assez semblables, alors que le mercure Hg présente une réactivité encore plus faible et un caractÚre métallique encore plus noble. Pour les chimistes, le groupe du zinc se distingue nettement des alcalino-terreux, avec des métaux insolubles dans l'eau, ayant des points de fusion et d'ébullition assez bas, de faibles rayons ioniques, et ayant tendance à former des complexes.
Dans le milieu naturel, le zinc est environ 600 fois plus abondant que le cadmium, environ 1 500 fois plus abondant que le mercure.
Histoire
Les minĂ©ralogistes considĂšrent l'espĂšce minĂ©rale, le corps simple ou « mĂ©tal au sens moderne » connu avant l'AntiquitĂ©. Le zinc cassant Ă tempĂ©rature ambiante et qui s'oxyde facilement n'a jamais Ă©tĂ© considĂ©rĂ© comme un « mĂ©tal antique ». De plus, il n'avait pas grand intĂ©rĂȘt directement. De maniĂšre pratique, les mĂ©tallurgistes de l'AntiquitĂ© employaient ses minerais mĂ©langĂ©s Ă d'autres minerais de cuivre et/ou d'Ă©tain qui permettaient de fabriquer divers laitons et/ou des bronzes ou airains sophistiquĂ©s.
Les Anciens qui connaissaient la cadmeia (en grec ancien : ÎșÎ±ÎŽÎŒÎ”ÎŻÎ±), petra cadmeĂŻana ou pierre cadmĂ©enne, la cadmia dĂ©jĂ extraite dans les mines de la citĂ© thĂ©baine, dĂ©nommĂ©e en français du XVIIIe siĂšcle la « cadmie », pierre calaminaire ou « calamine », un minĂ©ral ou minerai carbonatĂ© de zinc, paraissent avoir connu le corps simple zinc obtenu dans des conditions strictement rĂ©ductrices[9]. HomĂšre cite ce composant du laiton, et, des idoles principalement Ă base de zinc probablement mises en forme Ă chaud ne sont pas inconnues aux temps homĂ©riques en GrĂšce continentale ou Ăźlienne. Il existe aussi des bracelets remplis de zinc, par exemple ceux dĂ©couverts sur l'Ăźle de Rhodes dans l'antique citĂ© de Camiros ou Cadmeiros dĂ©truite au Ve siĂšcle av. J.-C., ce qui a permis de donner une estimation bornĂ©e sur la pĂ©riode de leur fabrication[10].
La mĂ©tallurgie indienne produit abondamment du zinc purifiĂ© dĂšs le XIIe siĂšcle, Ă partir de carbonate de zinc et de matiĂšres organiques rĂ©ductrices, comme de la laine usagĂ©e. Les marchands arabes, en contact avec les Indiens du Nord l'exportent vers l'Occident et l'Orient. L'IndonĂ©sie, puis la Chine semblent en fabriquer de mĂȘme qualitĂ© respectivement un et deux siĂšcles plus tard. Les navigateurs portugais cassent le monopole des caravaniers ou navigateurs arabes. Ils sont bientĂŽt concurrencĂ©s par les compagnies hollandaises.
Ce corps simple, autrefois confondu parfois avec de mauvaises variétés d'étain, mais permettant la fabrication directe des laitons, est présenté dans le « livre des forges » de Georgius Agricola qui l'observe fondu prÚs des mines de Silésie en 1546, comme il semble aussi apparaßtre dans les écrits abscons de Basile Valentin, vers 1650. Il faut attendre en 1695 la préparation publique du zinc à partir de la calamine ou carbonate de zinc, ou à défaut la blende, par le chimiste batave Guillaume Homberg, professeur de chimie du généreux futur duc d'Orléans, et futur régent Philippe. Au XVIIe siÚcle, la plupart des bronzes d'art sont des « bronzes au zinc », en réalité des bronzes fortement cuivrés avec plus de zinc que d'étain ou de plomb[11]. Le métal zinc favorisant le coulage dans des moules est souvent présent, mais en faible quantité, dans les objets d'art obtenu par moulage
L'industrie du zinc se dĂ©veloppe progressivement du milieu du XVIIIe siĂšcle Ă 1820, oĂč il existe une vĂ©ritable industrie du zinc[12]. La premiĂšre fonderie de zinc, procĂ©dant par rĂ©duction d'oxyde de zinc Ă l'abri de l'air, est installĂ©e par Andreas Margraff entre 1746 et 1749[13]. Les mĂ©tallurgistes anglais investissent dans la production du zinc, Ă l'exemple de William Champion fabricant de laitons. Le chimiste liĂ©geois Jean-Jacques Dony perfectionne avant 1810 les procĂ©dĂ©s Ă l'usine de la Vieille-Montagne prĂšs de LiĂšge.
- ZnO poudre blanche Ă froid, jaune Ă chaud + C charbon de bois, chauffage minimal vers 950 °C[14] â Zn mĂ©tal distillĂ© en retour, puis obtenu Ă l'Ă©tat fondu + CO gaz monoxyde de carbone
Le métal zinc est utilisé comme anode dans les premiÚres piles à empilement métallique, par exemple les piles voltaïques au début du XIXe siÚcle. Les premiers alliages de zinc, plomb et étain sous pression sont mis au point entre 1804 et 1814 : ils permettent d'obtenir des caractÚres d'imprimerie plus résistants.
Le chimiste britannique Edward Frankland découvre les premiers composés organométalliques à base de zinc (à liaison C - Zn) vers 1850, en appliquant et maßtrisant des techniques de chauffage à reflux et de distillation sous vide ou atmosphÚre inerte.
L'utilisation du zinc pour le zincage du fer par bain liquide de Zn fondu ou par galvanisation (dépÎts d'électrolyse), comme matériau en feuille ou plaque de couverture ou pour systÚme d'évacuation d'eaux de pluie, a permis l'essor de l'architecture de fer, ainsi les halles centrales de Paris, le palais de l'industrie, les nombreux théùtres et gares monumentales de chemin de fer entre 1860 et 1880. Encore dans les années 1980, la moitié du zinc employé dans le monde servait à protéger le fer, aisément dégradé par la corrosion. La recherche sur les alliages de zinc sous pression se poursuit durant l'entre-deux-guerres et débouchent sur des applications industrielles massives.
L'adjectif zincifÚre qualifie un corps ou une matiÚre qui contiennent du zinc de maniÚre significative, par exemple un minerai zincifÚre, un sol zincifÚre. Le zinc est une ressource non renouvelable. Le zingueur, souvent un couvreur-zingueur dans le secteur du bùtiment est l'ouvrier qui manipule et façonne à la bonne mesure les feuilles ou plaques de zinc. Il taille ou coupe avec une pince coupante, maintient avec une pince large, plie à la plieuse ou à la presse-plieuse lourde, martÚle ou façonne, met en forme et soude, adapte ces montages à un support plan léger, par exemple sur les tasseaux en bois, en fixant avec des crampons sur rails ou par des lamelles chevauchantes, avec le moins de clous possibles pour éviter les contraintes de dilatation[15]. Le plombier-zingueur désigne un plombier qui est également zingueur, la zinguerie désigne l'ensemble des activités concernant le zinc[16].
Lexicographie
Ce métal importé d'Asie lointaine dÚs le XIIe siÚcle se nommait en pratique « étain des Indes ».
C'est le savant Paracelse, tenant de l'iatrochimie, qui donne avant 1526 le nom latin et savant zincum, Ă ce qu'il affirme dĂ©sormais ĂȘtre un mĂ©tal par l'Ă©tude de ses qualitĂ©s chimiques et sa nouvelle classification. Le mot latin est le dĂ©calque du terme alĂ©manique Zinke ou Zinken qui signifie « pointe acĂ©rĂ©e » ou « dent » dans la thĂ©orie iatrochimique des pointes acides (expliquant l'aciditĂ© avec la sensation sur la langue), et « fourchon », « structure fourchĂ©e » ou « forme hachĂ©e, dĂ©coupĂ©e ou hachurĂ©e » dans la vie paysanne[17]. Une autre explication complĂ©mentaire proposĂ©e par Paracelse, friand d'association de « morphologies naturelles », est liĂ©e Ă l'apparence de la matiĂšre fondue aprĂšs refroidissement, le zinc refroidi dans un rĂ©cipient de coulĂ©e prĂ©sentant ces excroissances nommĂ©es aujourd'hui dendrites. Ces dĂ©pĂŽts de zinc mĂ©tallique en forme de dendrites ou Zinken, bien connus sous le nom de barbes en cristallographie, apparaissaient lors de la fusion rĂ©ductrice des minerais de plomb.
Si le mot allemand Zink provient du latin zincum, le mot français est emprunté à l'allemand. Jean de Thévenot, dans ses Relations de divers voyages curieux en 1666, le nomme zinch. Le dictionnaire de Richelet, en respectant la prononciation française courante vers 1680, le simplifie provisoirement en zin ou zain.
Mais la prononciation acadĂ©mique ou technique zÉÌÉĄ (« zing' ») s'impose et se retrouve dans la famille de ce mot qui s'Ă©largit de la fin du XVIIIe siĂšcle au dĂ©but du XXe siĂšcle, avec le verbe « zinguer », les mots dĂ©rivĂ©s (parfois de plus en plus polysĂ©miques) zingueur, zinguerie (1870, Larousse), « zincage » ou zingage, zincographie (1852, Dumont), l'adjectif zincifĂšre (1840, AcadĂ©mie)... sans oublier les termes de minĂ©ralogie zincite, zincosite, et surtout de chimie comme zincate (prononcĂ© zÉÌÉĄat, « zingat' »), zincide, zincique[18].
Dans les annĂ©es 1873 Ă 1876, les Ă©crivains français consignant l'expression populaire, aussi bien Zola que Huysmans, nomment zinc la surface propre des bars anglais ou le revĂȘtement brillant des comptoirs souvent Ă©tamĂ©s ou cuivrĂ©s, plus rarement zinguĂ©s.
Il est possible que le mot persan zangĂąr : rouille ; vert-de-gris [Azagar, asugar, asingar, zingar, ziniar (vert-gris) ; de ar. al-zanjĂą, qui est le persan zangĂąr, mĂȘme signification, puisse ĂȘtre associĂ© Ă la mĂȘme racine indo-europĂ©enne.
Isotopes
Le zinc possÚde 30 isotopes connus, de nombre de masse variant de 54 à 83, ainsi que dix isomÚres nucléaires. Parmi ces isotopes, cinq sont stables[19], 64Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn et 70Zn, et constituent l'ensemble du zinc, le plus abondant étant 64Zn (48,6 % d'abondance naturelle). Sa masse atomique standard est de 65,409(4) u.
Vingt-cinq radioisotopes ont été caractérisés, le plus abondant et le plus stable étant 65Zn avec une demi-vie de 244,26 jours, suivis du 72Zn avec une demi-vie de 46,5 heures. Tous les autres radioisotopes ont une demi-vie de moins de 14 heures, la majorité d'entre eux inférieure à une seconde.
Occurrences dans les milieux naturels, minéralogie et géologie, gßtes et gisements
Le zinc est un élément moyennement abondant dans l'écorce terrestre. Le clarke s'élÚve entre 70 g et 132 g par tonne selon les estimations[20]. L'élément zinc est présent dans de trÚs nombreux minéraux.
Le zinc natif est un métal natif trÚs rare. Au milieu du XIXe siÚcle, il est recensé en Australie.
Le sulfate de zinc figure parmi les sulfates d'altération les plus solubles, provenant par exemple des couches oxydées de roches sulfures portées en surface. Il percole dans ce cas sous le « chapeau de fer » et entre dans des réactions complexes au voisinage de la zone de cémentation, fournissant le plus souvent du gypse, et aussi du carbonate de zinc, qui correspond à l'antique « cadmeïa » ou à notre minéral smithsonite[21].
Le principal minerai de zinc est la « blende » au sens générique, minerai à base de sphalérite, le sulfure de zinc ZnS α.
Minéraux de base et minerais de zinc
Le minerai qui est le plus utilisĂ© est Ă base de sulfure de zinc appelĂ© sphalĂ©rite ou autrefois blende (ZnS). Ce mot de mineur blende est dĂ©sormais abandonnĂ© par la littĂ©rature minĂ©ralogique[22]. Ce sulfure â le plus rĂ©pandu dans la lithosphĂšre â cristallise dans le systĂšme cubique. Il peut contenir des impuretĂ©s mĂ©talliques, telles que celles du fer (blendes foncĂ©es) : la marmatite, (Zn, Fe)S, contient jusquâĂ 14 % de fer. Dans la nature, la sphalĂ©rite est associĂ©e Ă dâautres sulfures, comme la galĂšne (sulfure de plomb : PbS).
La wurtzite ZnS ÎČ a la mĂȘme composition chimique mais cristallise dans le systĂšme hexagonal : c'est le polymorphe de haute tempĂ©rature de ZnS.
Sous l'ancien vocable de calamine, par ailleurs impropre en minĂ©ralogie, ont Ă©tĂ© rassemblĂ©es la smithsonite (carbonate de zinc : ZnCO3) et l'hĂ©mimorphite (silicate de zinc : Zn4Si2O7(OH) 2, H2O), mais aussi l'hydrozincite Zn5(CO3)2(OH)6, autrefois parfois dĂ©nommĂ©e zinconise, ou des willemites hydratĂ©e ou altĂ©rĂ©e[23]. Les deux premiers minĂ©raux peuvent ĂȘtre associĂ©s. Si historiquement la calamine fut utilisĂ©e au dĂ©but du dĂ©veloppement industriel de ce mĂ©tal, elle est maintenant peu exploitĂ©e.
Parmi la soixantaine de minéraux, plus rares, autrefois recherchés ou aujourd'hui moins facilement exploitables par leurs minerais, citons la franklinite (Zn, Fe, Mn)(Fe, Mn)2O4, de structure spinelle, la willemite Zn2SiO4 ou 2(ZnO) . SiO2 un nésosilicate, la zincite ou oxyde de zinc ZnO, encore dénommée « zinc rouge ».
Il reste le sulfate naturel de zinc zincosite, les carbonates minrecordite, aurichalcite et claraïte, les phosphates hopéite et tarbuttite, les arséniates adamite, austinite, legrandite, leiteite, stranskiite, tsumcorite et warikahnite, le silicate hodgkinsonite, le sulfure kësterite, voire les cuivres gris...
Gisements de zinc
Ce sont des gisements d'origines magmatiques, dits primaires ou bien sédimentaires, dits secondaires. Les minerais de zinc sont souvent associés à ceux de plomb, de cuivre, de fer. Les principaux gisements de minerais de zinc se situent en Chine et en Australie.
En 1990, les gisements exploitĂ©s se situaient Ă©galement au PĂ©rou, aux Ătats-Unis (notamment la mine de Red Dog en Alaska), au Canada, au Mexique, en Russie (CEI), en rĂ©publique dĂ©mocratique du Congo, au Zimbabwe et en Afrique du Sud, au Japon, au Maroc, en Espagne, en Irlande, en SuĂšde, en Suisse, en Pologne et dans les Balkans, comme en Bulgarie. Leurs teneurs minimales Ă©taient de 40 kg par tonne.
Au XIXe siÚcle, les minerais de zinc, à base de carbonates de zinc ou de blende, encore dénommée autrefois « fausse galÚne », était considérés comme abondants en Europe, notamment en Angleterre, en Allemagne et en Belgique, en particulier entre LiÚge et Aix-La-Chapelle, en Haute-Silésie, mais aussi en France dans le département du Lot ou au sud des Cévennes, dans le département du Gard.
Propriétés physiques et chimiques, préparation du corps simple, alliages
Caractéristiques notables du corps simple métal
Le zinc est un métal brillant, gris bleuté à blanc légÚrement teinté en bleu-gris, de blanc bleuùtre à gris blanc métallique. Sa texture cristalline est nette, le cristal a une maille hexagonale compacte, sa densité avoisine 7,14. Le réseau hexagonal est souvent allongé, ce qui confÚre au corps simple des propriétés anisotropes.
Allotropie
On connaĂźt trois allotropes du zinc : le zinc α (dont le zinc natif), stable Ă basse pression aux tempĂ©ratures infĂ©rieures Ă 175 °C, le zinc ÎČ stable entre 175 °C et 300 °C, et le zinc Îł stable aux plus fortes tempĂ©ratures.
Le mĂ©tal est dur et assez peu tenace, fragile et cassant Ă tempĂ©rature ordinaire[24]. Le mĂ©tal est cassant Ă froid. Les couvreurs zingueurs savent en outre que les larges plaques ou les feuilles en zinc autrefois pur des toitures manipulĂ©es en pĂ©riode de gel, vers â10 °C, se dĂ©chirent.
Il n'est ductile, malléable et laminable qu'entre 105 °C et 130 °C, voire 150 °C. Dans ces domaines contrÎlé de température, le laminage en feuille mince s'opÚre facilement. Dans la pratique, la densité d'un morceau de zinc obtenu aprÚs fusion avoisine 6,8 et elle peut s'élever par martelage jusqu'à 7,2 (zinc écroui, martelé à chaud), valeur légÚrement supérieure à la densité normale. Mais au-delà de 200 °C, la matiÚre zinc redevient cassante et il est alors aisé vers 250 °C de la pulvériser dans un mortier.
Le polissage du mĂ©tal permet d'obtenir de belles surfaces rĂ©flĂ©chissantes, avec une rĂ©flectance visible de l'ordre de 57 % et assez constante. Ce mĂ©tal est inaltĂ©rable Ă l'air sec et mĂȘme dans le gaz dioxygĂšne, en absence stricte d'humiditĂ© et de dioxyde de carbone. Il est assez bon conducteur de la chaleur et de l'Ă©lectricitĂ©, de l'ordre de 27 % des conductivitĂ©s thermique et Ă©lectrique du cuivre.
Le corps simple zinc fond au-dessus de 419 °C et bout vers 907 °C. La plage liquide assez étendue s'explique par la force interatomique non négligeable et les possibilités de caténation.
Chauffé à l'air, largement au-dessus de sa température de fusion, il brûle générant une lumiÚre bleue-verte caractéristique du test de flamme, laissant un oxyde ZnO infusible sous forme de flocons légers dans l'air, blanc à basses températures, jaunes à hautes températures. Les vapeurs de zinc s'enflamment à l'air vers 500 °C en laissant des flammÚches blanches éclatantes qu'utilisent les « étoiles » des feux d'artifice.
- 2 Zn solide cristal + O2 gaz â 2 ZnO flocons blancs lĂ©gers dans l'air ou poudre blanche dans les parties froides confinĂ©es avec
Les poussiÚres de zinc qui apparaissent par condensation des vapeurs de zinc dans une phase gazeuse chimiquement inerte, comme l'azote ou le dioxyde de carbone, peuvent avoir de grandes surfaces spécifiques. Ces poudres de zinc présentent alors une réactivité accrue ou exacerbée par rapport au zinc métal, corps solide compacte ou matiÚre condensée massive. C'est ce zinc pulvérisé à plus grande réactivité qui est employé pour produire les « étoiles brillantes » des feux d'artifice.
Dissolution en milieu aqueux
L'eau distillĂ©e apparaĂźt sans action sur le zinc, mĂȘme Ă Ă©bullition[25].
Il est insoluble dans l'eau, mais assez facilement soluble dans les acides et les alcalis, de mĂȘme que dans l'acide acĂ©tique. Les solutions aqueuses de chlorure de sodium NaCl, des sulfates alcalins ou alcalino-terreux, comme Na2SO4 ou CaSO4 attaquent le mĂ©tal.
Le zinc est soluble facilement dans les bases fortes, avec dĂ©gagement de gaz hydrogĂšne. Il l'est aussi soluble dans les acides forts. Il peut ĂȘtre assez facilement soluble dans les acides faibles surtout si le zinc n'est pas trĂšs pur (effet de pile en milieu aqueux)[26].
Lorsque le zinc est trĂšs pur, la rĂ©action est lente, mais elle peut ĂȘtre vive avec quelques impuretĂ©s :
- Zn corps simple mĂ©tal blanc + 2 HClaqueux liquide acide fumant â ZnCl2 aqueux + H2 gaz
- 2 Zn corps simple mĂ©tal blanc + 2 NaOH aqueux soude caustique en excĂšs + 2 H2O â Zn(OH)2 aqueux + 2 NaOH aqueux + H2 gaz
Le dégagement de gaz dihydrogÚne est plus important en cas de chauffage à ébullition avec la soude ou la potasse caustique. Poussé jusqu'à dessication du mélange, il ne reste plus que ce qu'on prenait autrefois pour un résidu d'oxyde de zinc et d'alcalis solides (soude ou potasse caustique), mais qui est en fait un zincate soluble de formule type Na2ZnO2 ou K2ZnO2.
Le zinc réagit avec l'eau bouillante sous pression, à une température supérieure à 100 °C ou bien avec la vapeur d'eau surchauffée en libérant de l'hydrogÚne.
- 2 Zn corps simple mĂ©tal + H2O vapeur d'eau trĂšs chaude sous pression (steam) â H2 gaz + ZnO oxyde de zinc
La rĂ©action de dĂ©composition existe pourtant Ă froid dans l'eau, mais elle est trĂšs lente, elle n'est concrĂštement observĂ©e qu'en prĂ©sence d'acide. En rĂ©alitĂ©, la passivation est d'abord due Ă des bulles d'hydrogĂšne qui empĂȘche la poursuite de la rĂ©action, c'est une passivation par adsorption du gaz hydrogĂšne en surface du mĂ©tal (potentiel hydrogĂšne).
Pour favoriser la rĂ©action par exemple avec l'eau acidulĂ©e Ă l'acide sulfurique, il suffit de mettre le zinc au contact du cuivre ou du plomb, en crĂ©ant un effet de pile. Le rĂ©sultat est le mĂȘme si le mĂ©tal ordinaire zinc employĂ© contient des impuretĂ©s significatives de mĂ©taux plus Ă©lectronĂ©gatifs.
L'addition de copeaux de zinc à une solution aqueuse stable d'ions métalliques, par exemple de cuivre, de plomb, de mercure ou d'argent, métaux plus nobles que le zinc, provoque par un effet redox la précipitation des métaux nobles et la dissolution du zinc en solution. C'est le principe des réactions de cémentation.
Corrosion et couches passivantes d'hydroxy-carbonates de zinc
Le zinc est inaltérable à froid dans l'air sec. La surface du zinc se ternit à l'air, du fait de la présence de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau (humidité relative). Le zinc peut réagir avec les facteurs ambiants : vapeur d'eau ou humidité, condensat aqueux, oxygÚne, dioxyde de carbone, carbonate basique formé en milieu aqueux, etc., pour former une patine ou couche blanche couvrante. Cette patine se traduit par une diminution progressive de l'éclat métallique de la surface. La couche formée, insoluble, adhérente et protectrice, a comme constituant principal du carbonate basique de zinc.
L'altĂ©ration superficielle Ă l'air humide est drastiquement limitĂ©e, voire arrĂȘtĂ©e par une patine lĂ©gĂšrement grise ou blanchĂątre que les Anciens appelaient « hydrocarbonate d'oxyde de zinc ». Cette couche passivante est formĂ©e de carbonates basiques ou hydroxy-carbonates de zinc peu soluble, couvrant, de formule gĂ©nĂ©rique Zn(OH)x(CO3)y. Le composĂ© le plus connu est l'hydrozinguite Zn5(OH)6(CO3)2[27]. La couche formĂ©e est en pratique passivante parce qu'elle prĂ©sente une bonne adhĂ©sion au support mĂ©tallique, stable autant en milieu aqueux salĂ© qu'en milieu acide et que son coefficient de dilatation reste proche de celui du mĂ©tal.
Cette propriété justifie l'usage du zinc en feuille mince ou plaque en zinguerie et en zingage des couvertures de toit, en gouttiÚre pour l'évacuation des eaux, en baignoire ou bassin de rétention d'eau ou bien son emploi pour la protection anti-corrosion du fer, par exemple le « fer galvanisé » (obtenu par immersion de piÚce dans un bain de zinc fondu ou par dépÎts électrochimiques)[28].
En contact avec de l'eau stagnante, il forme des taches blanchùtres constituées notamment d'hydroxyde et d'oxyde de zinc, produits pulvérulents généralement peu adhérents et non protecteurs, parfois appelés rouille blanche.
L'altération d'une couche de zinc pur à l'air sec est plus nette car la surface de zinc résiste modérément à la corrosion en milieu neutre ou alcalin.
Production de zinc
La métallurgie ancienne du zinc comportait trois étapes clefs, aprÚs l'extraction du minerai, puis triage et broyage fin :
- le grillage Ă l'air pour obtenir l'oxyde de zinc. Le carbonate de zinc dĂ©gage de la vapeur d'eau et du dioxyde de carbone. Mais la blende grillĂ©e relargue du gaz dioxyde de soufre, qui pouvait ĂȘtre utilisĂ© par une « chambre de plomb » ou une unitĂ© de production associĂ©e d'acide sulfurique.
- 2 ZnS blende + O2 gaz oxygĂšne de l'air, chauffage minimal vers 900 °C â 2 ZnO oxyde de zinc + SO2 gaz anhydride sulfureux
- la réduction de l'oxyde de zinc plus ou moins impur par le carbone (charbon de bois, charbon ou houille sÚche avec quelques fragments) à plus de 1 200 °C avec libération de monoxyde de carbone[29].
- la distillation en cornues ou fours spécifiques du zinc impur selon deux grandes techniques dénommées per ascensum (cornues de cylindres de terres réfractaires de l'usine de la Vieille-Montagne, prÚs de LiÚge, cornues en forme de moufles en Silésie) ou per descensum (Angleterre)[30].
La production de zinc à partir de minerai (blende), préalablement broyé et concentré par différents procédés, est aujourd'hui effectuée dans deux filiÚres technologiques distinctes[31]:
- la pyrométallurgie ;
- lâhydromĂ©tallurgie suivie dâune Ă©lectrolyse.
Les opérations du procédé pyrométallurgique sont :
- grillage du minerai type blende ou sulfure de zinc (ZnS) pour obtenir idéalement l'oxyde de zinc ZnO et en réalité un mélange d'oxydes (ZnO impur, avec l'oxyde de cadmium CdO, l'oxyde de plomb PbO, les oxydes de fer) ;
- réduction par exemple par le carbone C, de la masse d'oxyde pour obtenir du zinc métallique (Zn) ;
- affinage du zinc par liquation et distillation fractionnée pour en séparer les impuretés comme le plomb, le cadmium ou le fer.
Les opérations du procédé hydrométallurgique sont :
- grillage du sulfure de zinc (ZnS) pour obtenir un oxyde de zinc (ZnO) et supprimer certaines impuretés (fer) ;
- lixiviation pour solubiliser le zinc sous forme de sulfate de zinc (ZnSO4) ;
- cémentation pour éliminer les impuretés : cobalt, nickel, plomb, cadmium et cuivre de la solution de sulfate de zinc[32] ;
- électrolyse pour transformer le sulfate de zinc en zinc métal.
Cuivre, cadmium, plomb, cobalt et nickel peuvent ĂȘtre des sous-produits de la production de zinc.
L'injection d'air inerte dans les Ă©tapes ultimes de fusion permet d'obtenir des poussiĂšres de zinc. De mĂȘme l'injection d'eau produit des granulĂ©s de zinc.
Le zinc peut ĂȘtre filĂ© et vendu en bobines de fil de diffĂ©rents diamĂštre. Le zinc est laminĂ© en feuilles minces, qui peuvent atteindre 0,87 mm d'Ă©paisseur. Il peut alors ĂȘtre vendu en feuilles, en bobines de diverses caractĂ©ristiques, en profilĂ©s, en piĂšces spĂ©cifiques, en Ă©lĂ©ments ou composants de surface prĂ©patinĂ©s...
Les tĂŽles minces ou feuillards de zinc peuvent ĂȘtre caractĂ©risĂ©es par un coefficient d'anisotropie moyen rm de l'ordre d'un demi (0,5) et un coefficient d'Ă©crouissage d'un dixiĂšme (0,1). Le premier coefficient indique que le zinc est trĂšs peu apte Ă l'emboutissage profond, Ă l'instar des plus mĂ©diocres feuillards d'aluminium soumis Ă une mise en forme Ă froid. Le second coefficient montre la faible dĂ©formation plastique du zinc dans les mĂȘmes conditions. Les alliages mĂ©talliques s'imposent, en particulier, pour garantir des propriĂ©tĂ©s mĂ©caniques convenables ou mĂȘme inespĂ©rĂ©es, comme avec les matĂ©riaux superplastiques obtenus avec le cuivre.
Alliages
Il existe des alliages importants, comme les laitons ou le cuivre jaune principalement à base de cuivre et de zinc, le tombac, les maillechorts ZnCuNi, le virenium à base de cuivre, nickel et zinc, le bronze doré ou ormolu à base de cuivre, zinc et étain, le zicral à base d'aluminium et de zinc, le prestal Zn0.78Al0.22 trÚs résistant, le zamak alliage à base de zinc, aluminium, magnésium et cuivre comme le rappelle la concaténation des initiales formant la dénomination des alliages en métallurgie allemande, voire les nombreux alliages pour soudures ou pour les caractÚres d'imprimerie à base de plomb, de bismuth et d'étain, les zinc alliés, les alliages de zinc à trÚs faibles teneurs de titane et de cuivre pour le bùtiment, le « chrysocale » ou « chrysocalque » à base de cuivre, étain et zinc, l'« argentan » à base de cuivre, nickel et zinc ou encore le « pacfung » ou « cuivre chinois » à base de cuivre, zinc et nickel en bijouterie et orfÚvrerie, les bronzes au zinc.
La formation d'amalgame est facile.
Certains alliages sont conçus pour le moulage sous pression, par exemple dans l'industrie automobile. Les alliages de cuivre, d'argent, d'étain et de cadmium sont employés pour certaines brasures, ainsi le Cu0.45Zn0.30Ag0.20Cd0.05 fond vers 615 °C ou le Ag0.35Cu0.26Ag0.22Cd0.18 à 607 °C.
L'alliage « gun metal », appelĂ© aussi bronze autrichien, mis au point au XIXe siĂšcle sous l'autoritĂ© de l'amirautĂ© britannique Ă©tait un bronze technique au zinc du type Cu0.88Sn0.10Zn0.02. Mais la Royal Navy constate assez vite l'usure de l'alliage d'armement, la perte de rĂ©sistance et mĂȘme la lente perte systĂ©matique du zinc au contact de l'eau de mer et des embruns. Une solution mĂ©tallurgique fut l'addition de 0,04 % d'arsenic Ă l'alliage pour restreindre l'Ă©volution nĂ©faste.
Les piÚces britanniques d'un penny ou deux pennies, à valeur de pence(s), étaient également du cuivre légÚrement bronzé au zinc et à l'étain Cu0.97Zn0.025Sn0.005
Chimie, corps composés, complexes de l'élément zinc
Le zinc existe principalement aux Ă©tats d'oxydation 0, I et II.
à l'état 0, c'est presque exclusivement un réducteur. L'état I concerne quelques composés organozinciques.
à l'état II, l'élément possÚde des propriétés acidobasiques, il intervient dans des complexes et de nombreux composés, et possÚde encore une plus vaste chimie organométallique.
Le zinc est moyennement réactif, il se combine assez facilement avec l'oxygÚne, vigoureusement avec le soufre et d'autres non-métaux comme le phosphore et les halogÚnes. Le zinc est chalcophile. Il réagit avec des acides dilués en dégageant de l'hydrogÚne.
L'état d'oxydation le plus commun du zinc est +II, l'ion Zn2+ de faible rayon ionique 0,74 à est parfois appelé ion zincique[33]. Il est incolore et peu acide. Dans le solvant eau, le cation zinc divalent est présent sous forme d'un hydrate complexe Zn(H2O)42+
L'obtention d'un précipité de ZnS, par exemple par ajout d'une solution d'hygrogénosufure d'ammonium à un échantillon de zinc solubilisé, permet une analyse pondérale de la quantité de zinc de l'échantillon.
Zinc métal réducteur
Avec un potentiel d'électrode normal d'hydrogÚne (ENH) E° = -0,7628 volt en solution aqueuse à 24,85 °C pour la réaction
- Zn2+ + 2 eâ â Zn0 solide,
le zinc est un métal plus réactif que le mercure[34]. Il peut réduire l'eau et de nombreux autres ions métalliques. La réduction est lente à pH neutre, mais assez rapide en milieux trÚs acides ou trÚs basiques, comme décrit précédemment.
La réduction d'autres ions métalliques est utilisée dans les piles (anode des piles Daniell et Leclanché, premiÚres piles alcalines avec cathodes CuO, MnO2, AgO, Ag2O, HgO, ONi(OH) notamment; en termes de puissance unitaire développée ou de densité énergétique, les piles zinc-air l'emportent devant les piles AgZn puis NiZn...
- Zn0 anode consommĂ©e + Cu2+ aqueux environnant la cathode â Zn2+ aqueux environnant l'anode + Cu0 mĂ©tal dĂ©posĂ© sur la cathode avec ÎΔ0 de la pile mesurĂ© Ă l'Ă©quilibre â 1,10 V[35]
Notons aussi l'intĂ©rĂȘt de cette propriĂ©tĂ© dans des procĂ©dĂ©s industriels d'hydromĂ©tallurgie ou avec les plaques pour clichage galvanoplastique...
Comme le zinc est souvent le premier métal présent à réagir, il peut protéger d'autres métaux plus nobles, ainsi les anodes sacrificielles en zinc.
Chimie acidobasique Ă l'Ă©tat II
Les ions Zn2+ rĂ©agissent vers pH 5 - 6 avec les ions hydroxydes pour donner un prĂ©cipitĂ© d'hydroxyde de zinc Zn(OH)2. L'hydroxyde formĂ© rĂ©agit avec des ions H+ pour redonner Zn2+ (Ă ce titre Zn(OH)2 est une base) mais aussi avec des ions HOâ pour donner l'ion zincate Zn(OH)42â (Ă ce titre Zn(OH)2 est un acide).
- ZnO oxyde blanc + 2 OHâ aqueux soude caustique en excĂšs + H2O â Zn(OH)42âaqueux
L'hydroxyde de zinc (et l'oxyde ZnO dont il dérive par hydratation) est donc un hydroxyde (un oxyde) amphotÚre.
Précipitation de Zn2+ et test d'identification
Quelques anions prĂ©cipitent les ions Zn2+, comme les anions HOâ (sans excĂšs), CO32â, S2â, PO42â...
De mĂȘme, l'ion ferrocyanure Fe(CN)64â et l'ion potassium K+ piĂšgent fortement le cation zincique.
- 3 Zn2+ ion zincique aqueux + 2 Fe(CN)64â + 2 K+ â K2Zn3[Fe (CN)6]2 prĂ©cipitĂ© avec pKs = 95
Mais les précipités du cation zinc avec l'ion tétracyanatomercurate constituent un test d'identification décisif, à condition d'avoir des traces d'ions cobalt Co2+ (précipité de couleur bleu) ou d'ions cuivre Cu2+ (couleur mauve).
Complexation de Zn2+
Les ions Zn2+ peuvent donner des complexes gĂ©nĂ©ralement incolores avec des corps solvants, eau H2O, ammoniac NH3... avec la plupart des ligands ou agents complexants courants que sont les amines, les anions cyanures CNâ, les anions halogĂ©nures, les anions thiocyanates SCNâ, oxalates, tartrates, l'EDTA...
Ainsi les ions complexes Zn(NH3)42+, Zn(CN)42â, Zn(C2O4)22â, Zn(C4H4O6)22â, Zn(EDTA)2â...
L'ion Zn2+ existe également dans des métalloprotéines, telles que certaines histone désacétylases.
Corps composés
L'oxyde de zinc est plus stable que l'oxyde de cadmium. L'oxyde de zinc est amphotÚre, c'est-à -dire qu'il se dissout dans les solutions d'acides forts et les solutions de bases fortes, alors que l'oxyde de cadmium est basique[36]. Mais les deux corps (à caractÚres covalents croissants) se subliment alors que l'oxyde de mercure HgO se décompose vers 500 °C en libérant son oxygÚne et le corps simple mercure métal.
Le zinc n'est attaqué par les corps simples halogÚnes qu'à des températures assez élevées. Les halogénures de zinc ont une structure ionique, un point de fusion assez peu élevé et un net caractÚre hygroscopique. Ces corps ioniques à lacunes tétraédriques sont des conducteurs à l'état fondu.
Les corps composés les mieux connus sont :
- oxydes
- oxyde de zinc ZnO hexagonal ou minéral naturel zincite
- oxyde de zinc ZnO amorphe
- oxydes
- peroxyde de zinc ZnO2
- hydroxydes
- hydroxyde de zinc Zn(OH)2 blanc gélatineux
- hydroxyde de zinc tétragonal ou minéral naturel sweetite
- hydroxyde de zinc tétragonal ou minéral naturel ashoverite
- hydroxyde de zinc orthorhombique ou minĂ©ral naturel wĂŒlfingite
- fluorures
- fluorure de zinc ZnF2 monoclinique ou triclinique, minéral correspondant « fluorine de zinc »
- Dihydrate de fluorure de zinc ZnF2. 2 H2O orthorhombique
- chlorures
- chlorure de zinc ZnCl2
- bromures
- bromure de zinc ZnBr2
- iodures
- iodure de zinc ZnI2 hexagonal
- hydrures
- ZnH2
- sulfures
- sulfure de zinc ZnS amorphe (artificiel)
- sulfure de zinc ZnS hexagonal (minéral naturel alias wurtzite)
- sulfure de zinc ZnS cubique (minéral naturel alias sphalérite)
- séléniures
- séléniure de zinc ZnSe cubique
- tellurures
- tellurure de zinc ZnTe
- nitrures
- nitrure de zinc Zn3N2
- phosphures
- phosphure de zinc Zn3P2
- silicates
- silicate de zinc ZnSiO3 orthorhombique
- hexafluorosilicate de zinc[37]
- aluminates
- aluminate de zinc ZnAl2O4 cubique (minéral naturel alias gahnite)
- alun naturel de zinc ou zincalaluminate
- chromates
- chlorates
- chlorate de zinc Zn(ClO3)2
- chlorate de zinc tétrahydraté Zn(ClO3)2. 4 H2O cubique
- perchlorates
- Zn(ClO4)2
- Zn(ClO4)2. 6 H2O
- bromates
- bromate de zinc Zn(BrO3)2
- bromate de zinc heptahydraté Zn(BrO3)2. 6 H2O cubique
- borates
- Zn(BO2)2
- carbonates
- carbonate de zinc ZnCO3 trigonal
- nitrates
- Zn(NO3)2
- Zn(NO3)2. 6 H2O quadratique
- sulfates
- sulfate de zinc ZnSO4
- ZnSO4. H2O
- ZnSO4. 6 H2O
- ZnSO4. 7 H2O (naturel alias goslarite). Il s'agit du vitriol blanc ou couperose blanche des Anciens.
- sulfites
- sulfite de zinc ZnSO3
- sulfite de zinc hydraté ZnSO3. 5/2 H2O monoclinique
- phosphates
- phosphate de zinc ZnPO4[39]
- orthophosphate hydraté de zinc Zn3(PO4)2. 4 H2O orthorhombique (minéral naturel alias α hopéite)
- phosphate hydratĂ© de zinc Zn3(PO4)2. 4 H2O orthorhombique (minĂ©ral naturel alias ÎČ hopĂ©ite)
- phosphate hydraté de zinc Zn3(PO4)2. 4 H2O triclinique (minéral naturel alias parahopéite)
- pyrophosphates
- arséniates
- arséniate de zinc Zn3(AsO4)2 monoclinique
- Zn3(AsO4)2. 2 H2O triclinique ou minéral warikahnite
- Zn3(AsO4)2. 4 H2O orthorhombique ou minéral arsénohopéite
- arsénites
- méta-arsénite de zinc Zn(AsO2)2
- molybdates
- ZnMoO4
- cyanures
- cyanure de zinc Zn(CN)2 orthorhombique
- thiocyanates
- thiocyanate de zinc Zn(SCN)2
- formiates
- formiate de zinc Zn(HCO2)2
- formiate de zinc dihydraté Zn(HCO2)2. 2 H2O monoclinique
- acétates
- acétate de zinc Zn(CH3COO)2 monoclinique
- acétate de zinc dihydraté Zn(CH3COO)2. 2 H2O monoclinique
- stéarates
- oxydes de mercapto-2 pyridine
- zinc pyrithione ou Pyridine-2-thiol-1-oxyde de zinc
Chimie organométallique ou organozinciques
Le zinc fut un des tout premiers métaux dont la chimie organométallique fut en particulier étudiée en France à la suite de Philippe Barbier. Il permet par exemple la réaction éponyme.
Citons parmi les corps organozinciques :
- diméthylzinc Zn(CH3)2
- diéthylzinc Zn(C2H5)2 autrefois zinc-éthyl
- dibenzylzinc Zn(C6H5)2
Utilisations
Les utilisations peuvent ĂȘtre classĂ©es en fonction de leur importance dĂ©croissante du zinc exploitĂ© dans le monde[40] :
- galvanisation (protection du fer) : 50 % ;
- fabrication de laiton et du bronze : 17 % ;
- alliages d'aluminium (Zamaks, Kayems) : 17 % ;
- produits semi-finis Ă base de zinc : 6 %
- produits chimiques : 6 %
- autres : 4 %
Protection du fer
Le dépÎt d'une mince couche de zinc en surface de l'acier ou du matériau fer le protÚge de la corrosion : c'est le zingage ou zincage, voire au sens générique la galvanisation. L'acier galvanisé est utilisé dans l'automobile, la construction, l'électroménager, les équipements industriels, etc. Le zingage du fer est la plus grosse utilisation du zinc.
Les deux principales techniques qui permettent de produire l'acier zingué ou du fer galvanisé sont :
- Le zincage ou « galvanisation Ă chaud » de produits finis correspond au trempage de l'acier ou du fer prĂ©alablement dĂ©capĂ©, dans un bain de mĂ©tal fondu, ici du zinc en fusion Ă 450 °C[41]. Ce procĂ©dĂ© d'immersion dans le mĂ©tal fondu, analogue au principe traditionnel d'Ă©tamage, a Ă©tĂ© adaptĂ©, amĂ©liorĂ©, et brevetĂ© par l'ingĂ©nieur français Stanislas Sorel en 1837[42] ; l'alliage de surface a une Ă©paisseur de 40 Ă 200 ÎŒm en quelques minutes ; la couche ainsi formĂ©e est dure mais ne supporte pas d'ĂȘtre dĂ©formĂ©e, par exemple par pliage ou emboutissage.
- L'Ă©lectrozingage, ou zincage par galvanoplastie ou encore « galvanisation » au sens strict ou premier, consiste en une Ă©lectrolyse en solution aqueuse oĂč l'acier ou le fer Ă zinguer sont placĂ©s Ă la cathode (pĂŽle nĂ©gatif) dans un bain type de chlorure de zinc contenant des ions Zn2+, trĂšs souvent complexĂ©s par un ligand type cyanure, Ă une concentration allant de 30 Ă 40 g·Lâ1. Les cations conducteurs du bain d'Ă©lectrolyse se dĂ©posent sous forme de zinc Ă la surface de l'acier (et non d'un alliage comme avec le processus du trempage). Les cations Zn2+ sont rĂ©gĂ©nĂ©rĂ©s Ă l'anode de zinc qui s'oxydent simultanĂ©ment au cours du processus. Ce procĂ©dĂ© de dĂ©pĂŽt d'une mince couche de zinc sur une tĂŽle ou plaque de fer s'est surtout dĂ©veloppĂ© aprĂšs 1880. Son intĂ©rĂȘt est de maĂźtriser l'Ă©paisseur de la couche de zinc qui se dĂ©pose, souvent limitĂ©e Ă 10 ”m, au choix sur une seule face de la piĂšce ou sur les deux[43].
Citons également parmi d'autres techniques de dépÎt, la shérardisation, c'est-à -dire le chauffage du fer dans du zinc pulvérulent, c'est-à -dire de la poudre fine de zinc, et la « métallisation Schoop », c'est-à -dire la pulvérisation de fines particules chauffées de zinc sur le métal à recouvrir[44].
La phosphatation au zinc ou « phosphatation cristalline » consiste à effectuer un dépÎt superficiel d'une couche, protectrice et adhérente au métal, de phosphate de zinc. La piÚce métallique d'acier ou à base de fer est par exemple placée en immersion dans une solution aqueuse acide d'hydrophosphate de zinc Zn(H2PO4) et d'acide phosphorique H3PO4, bain préalablement chauffé à une température entre 40 °C et 100 °C, en présence d'agent(s) oxydant(s).
Piles et batteries Ă©lectriques
Le corps simple métal zinc est un des deux composants permettant le fonctionnement des piles tant salines qu'alcalines. Une batterie zinc-ion (aussi dite batterie Zn-ion ou ZIB en abrégé) est en développement depuis les années 2010, à base d'ions zinc (Zn 2+) comme porteurs de charge[45]. Plus précisément, les ZIB utilisent du Zn comme anode, des matériaux d'intercalation de Zn comme cathode et un électrolyte, éventuellement aqueux contenant du Zn offrant une sécurité trÚs élevé, une faible toxicité et laissant espérer des coûts finaux plus bas.
Monnaie
Des piÚces de monnaie ont été ou sont encore en zinc ; ce sont surtout des piÚces frappées pendant la Seconde Guerre mondiale et des monnaies de nécessité.
En 1943, la piĂšce amĂ©ricaine d'un penny est simplement une rondelle d'acier emboutie et zinguĂ©e. Au cours des dĂ©cennies de croissances ultĂ©rieures, le « one pence » est entiĂšrement en cuivre pur. AprĂšs 1982, la petite piĂšce pesant 2,5 g n'est plus fabriquĂ©e seulement en cuivre. Il s'agit d'un cĆur en zinc, en rĂ©alitĂ© un alliage de zinc Ă 0,8 % de cuivre, placĂ© dans une coquille protectrice de cuivre, le zinc reprĂ©sentant 97,5 % de la masse totale.
Alliage
Le zinc est utilisé pur ou bien pour réaliser divers alliages, dont les principaux sont :
- avec le cuivre : le laiton connu depuis la préhistoire[46] ; les maillechorts avec le nickel.
- avec l'aluminium : le Zamak nom déposé avec le brevet en 1926 par la New Jersey Zinc Company[47] - [48] ou le Kayem de l'Imperial Smelting Company[48]. Ces produits ne diffÚrent que par leur teneur en cuivre et la présence ou non de magnésium. Ils sont utilisés pour confectionner des piÚces moulées (automobile, équipements ménagers, piÚces industrielles, carters).
Couverture et construction
On emploie et façonne le zinc pour la couverture des bĂątiments et en zinguerie, pour les abergements, brisis, les chĂ©neaux et les descentes d'eaux pluviales, les faĂźtiĂšres, les gouttiĂšres, les noues, les revĂȘtements de toit ou couverture en joint debout, les rives, les solins.
Agriculture
Il est aussi utilisé en agriculture, comme apport d'oligo-élément, essentiellement en zone de sols fortement calcaires.
La culture la plus sensible Ă la carence ou insuffisance en zinc est probablement le maĂŻs.
Des symptÎmes d'insuffisance apparaissent aussi sur la plupart des arbres fruitiers, plus rarement sur la vigne. Les légumes sont moins sensibles, hormis les asperges, les aubergines, les oignons et les pommes de terre.
Les apports, prĂ©ventifs ou curatifs, se font sur le sol â et il faut alors veiller Ă la durĂ©e de la disponibilitĂ© pour les plantes â ou par pulvĂ©risation foliaire.
Pour exemple, les besoins annuels pour le maĂŻs se situent autour de 300 Ă 500 grammes de zinc par hectare.
Traitement du bois
L'arséniate de cuivre et de zinc ammoniacal ACZA ou d'autres dérivés similaires sont utilisés en traitement du bois pour sa préservation.
Thérapeutique
GrĂące Ă ses vertus thĂ©rapeutiques, le zinc peut ĂȘtre utilisĂ© pour le traitement des dermatoses (acnĂ©, Ă©rythĂšme fessier), en particulier sous forme d'oxyde de zinc, car il possĂšde des propriĂ©tĂ©s cicatrisantes et anti-inflammatoires.
Sous le nom de zincum metallicum, il est utilisé en homéopathie.
Matériau pour récipients et ustensiles divers
Le zinc a été utilisé pour transporter divers liquides ou solides.
Agent métallique réducteur
Le zinc peut précipiter l'or ou l'argent des cuves de cyanuration, lors des traitements métallurgiques finaux du minerai aurifÚre ou argentifÚre. Il s'agit d'une réaction de déplacement.
- 2 Na[Ag(CN)2] complexe de cyanure d'argent + Zn mĂ©tal poudre â Na2[Zn(CN)4] complexe de zn + 2 Ag argent mĂ©tal naissant qui prĂ©cipite
Le zinc est faiblement présent, souvent à hauteur d'une teneur de 1 % à 2 %, dans certaines préparations d'alliages dentaires, du type Ag3Sn[49]. Le zinc présent durant le procédé d'élaboration, piÚge l'oxygÚne.
Toxicologie, Ă©cotoxicologie
Tous les sels de zinc, obtenus par contact du métal avec des acides ou matiÚres organiques, sont toxiques. C'est pourquoi le métal zinc a été proscrit trÚs tÎt en cuisine.
Si le zinc est un oligoélément à faible dose, il reste un élément toxique à fortes doses, autant que par ses poussiÚres métalliques, ses vapeurs d'oxyde de zinc, le chlorure de zinc irritant pour les muqueuses et la peau, ses divers sels solubles vénéneux qui induisent par ingestion diarrhées, vomissements, nausées...
Un jus de fruit stocké inconsidérément au frais plus d'une journée dans un bac en tÎle galvanisé ou en zinc peut capter par une lente action des acides organiques jusqu'à 500 mg de Zn assimilable par kilogramme. Ce qui est suffisant pour provoquer vomissement et nausées chez les enfants qui ont bu le breuvage.
L'oxyde de zinc dégagé lors de soudure provoque souvent des fiÚvres de métaux. Certains composés de zinc sont cancérigÚnes à fortes doses.
Le zinc est un élément trace dans les sols. Il est important pour la vie végétale. Mais un excÚs d'engrais superphosphates sur des sols pauvres amÚne immanquablement une déficience en zinc. Dans les terrains souillés par une surconcentration de zinc et/ou ses sels, voire dans les terrains gorgés d'engrais ou de composés zincifÚres, il est rare que la végétation puisse reprendre un aspect normal. PlutÎt que de laisser des dépÎts sauvages, il est impératif de recycler ce matériau, par ailleurs facilement recyclable.
En 2004, on a récemment découvert (à Lommel sur un site pollué par une ancienne raffinerie de zinc, la Société Métallurgique de Lommel dite «de Maatheide ») qu'il existe au moins un variant génétique d'un champignon (Suillus bovinus), naturellement résistant au zinc, et que ce champignon symbiote protÚge alors aussi les pins de l'écotoxicité de ce métal. Cette découverte a confirmé le rÎle de champignons et des microbes symbiotes racinaires adaptés à la pollution comme « composante majeure de la stratégie de survie des arbres qui colonisent des sols contaminés »[50].
Oligo-élément indispensable à faible dose à la vie animale et humaine
En trĂšs faible quantitĂ©, le zinc sous forme assimilable est un oligo-Ă©lĂ©ment important, indispensable aux organismes vĂ©gĂ©taux et animaux. DĂ»ment assimilĂ© par les organismes, il active en particulier les enzymes, influence la croissance, favorise les rĂ©actions et contrĂŽles biochimiques au niveau des surfaces pulmonaires. Le corps humain en contient 2 g Ă 4 g. Les besoins journaliers peuvent ĂȘtre estimĂ©s au moins Ă 15 mg pour un homme normal, et jusqu'Ă deux fois plus pour une femme allaitante[51].
Le zinc est contenu dans diverses levures (jusqu'à 100 mg par kilogramme), dans la viande rouge bovine (de l'ordre de 50 mg à 120 mg par kilogramme), mais aussi dans une multitude d'aliments commercialisés[52]. La biodisponibilité du zinc d'origine végétale est parfois remise en cause. Or s'il est vrai que les végétaux contiennent des antinutriments qui diminuent l'absorption du zinc, les carences en zinc ne semblent pas plus courantes pour les véganes[53].
Les légers excÚs de Zn sont éliminés par la sueur, il ne semble pas exister de forme de stockage de ce métal dans l'organisme humain. Une carence patente en zinc est notée dans prÚs d'un tiers de la population mondiale, essentiellement liée à la sous-nutrition[54].
Des donnĂ©es rĂ©centes montrent qu'il peut aussi y avoir des carences dans les populations de pays riches[55] liĂ© une alimentation mal Ă©quilibrĂ©e, chez l'enfant et la personne ĂągĂ©e[56]. De jeunes amĂ©ricains, refusant la consommation de viandes sans rechercher les apports d'oligo-Ă©lĂ©ments appropriĂ©s et complĂ©mentaires des vĂ©gĂ©tariens et vĂ©gĂ©taliens, prĂ©sentaient une dĂ©ficience en zinc avant les annĂ©es 1990[57]. Mais la plus grande zone de carences concernait les territoires ruraux de l'Ăgypte et de l'Iran oĂč l'alimentation traditionnelle Ă base de cĂ©rĂ©ales et de lĂ©gumes rejetait l'intervention intermĂ©diaire des levures et ferments (pain azyme, sans levain, pĂątes non levĂ©es ou non fermentĂ©es). Certains composĂ©s chimiques des cĂ©rĂ©ales, les composĂ©s phosphorĂ©s de fibres nommĂ©s phytates, tendent en effet Ă complexer diffĂ©rents mĂ©taux oligo-Ă©lĂ©ments comme le zinc, qui, mĂȘme prĂ©sent dans l'aliment cĂ©rĂ©ale, ne devient plus assimilable (ou trĂšs peu assimilable). Les ferments agissant en amont libĂšrent a contrario le zinc des cĂ©rĂ©ales et lĂ©gumes.
DÚs les années 1980, le déficit en zinc est reconnu pour un problÚme de santé publique mondiale.
Un dĂ©ficit, mĂȘme lĂ©ger, a un impact sur certaines fonctions, dont immunitaires[58] responsable de la dĂ©fense vis-Ă -vis de certaines infections. ConcrĂštement, les blessures guĂ©rissent difficilement. Le dĂ©ficit chronique peut induire une sensibilitĂ© accrue Ă certaines infections bactĂ©riennes (pneumonie) ou virales (diarrhĂ©es, infections des voies respiratoires), des troubles de la croissance des enfants et adolescents, des retards sexuels[59].
Le zinc est important pour la santĂ© reproductive (spermatogenĂšse) et peut ĂȘtre un traitement efficace dans certaines formes d'acnĂ©[60].
Les déficiences en zinc sont souvent préoccupantes dans les élevages de porcs et de volailles[61].
Enfin, les carences en zinc infligent une double peine aux patients exposés à la pollution des sols remis en culture par forçage productif, car le cadmium et autres métaux lourds fortement toxiques prennent facilement sa place dans l'organisme. Ainsi les premiÚres victimes nippones de la maladie de itai-itai étaient d'abord des pauvres personnes déficientes en Zn, risquant la dénutrition complÚte s'ils ne suivaient l'ordre autoritaire de production moderne par des moyens chimiques et artificiels.
Toxicité : au-delà d'une certaine dose, le zinc est toxique et polluant
Le zinc est l'un des Ă©lĂ©ments traces mĂ©talliques qui devient un contaminant et un polluant au-delĂ des doses qui le rendent Ă©cotoxiques (qui varient selon les espĂšces, et le contexte ; par exemple il est plus mobile et biodisponible en milieu acide qu'en milieu basique). On l'a d'abord constatĂ© dans et autour des raffineries de zinc oĂč seules quelques espĂšces rĂ©sistent bien aux sols contaminĂ©s par ce mĂ©tal. Le zinc du sol (ou apportĂ© par l'eau, l'air ou des boues d'Ă©puration)[62] - [63] peut Ă certaines doses s'avĂ©rer Ă©cotoxique pour des plantes cultivĂ©es PM(soja par exemple[64]).
Des inquiĂ©tudes ont rĂ©cemment Ă©mergĂ© quant aux effets de nanoparticules d'oxyde de zinc sur les cultures. Elles se sont montrĂ©es (chez le soja) expĂ©rimentalement exposĂ© â sous serre â Ă des nanoparticules de zinc) non toxiques pour la plante (Ă la diffĂ©rence du dioxyde de cĂ©rium), mais capables de s'y bioaccumuler dans les parties comestibles (feuilles et graine)[65].
Le zinc est détecté et quantifié dans le sol, par des moyens de plus en plus précis[66] - [67].
Difficulté de la bioindication : cas des moules et des hußtres
Les hußtres, aux chairs à hautes teneurs en calcium, révÚlent un puissant pouvoir de (sur)concentration des oligoélements et autres éléments disséminés dans les eaux de nourrissage[68]. Au contraire, les moules, à l'instar d'autres coquilles, stockent le calcium dans leurs coquilles. Les deux espÚces régulent parfois efficacement les teneurs des éléments en excÚs, surtout si ceux-ci sont potentiellement des oligo-éléments et non des éléments toxiques à facteur d'accumulation irrémédiable comme le plomb, le mercure ou le cadmium.
Le chimiste australien Ben Selinger a rapporté les rejets de zinc toxiques de la raffinerie industrielle de la compagnie Electrolytic Zinc Co, installée sur la riviÚre Derwent, prÚs d'Hobart, en Tasmanie. En 1972, les eaux de la riviÚre étaient alors également polluées à moindre mesure par le cadmium (compagnon minier du zinc), le mercure des quelques industries papetiÚres en amont. Et les hußtres à l'embouchure avaient mauvaise réputation, puisqu'une demi-douzaine bien fraßches pouvaient causer en pratique vomissements et nausées. La cause du rejet de l'organisme était la présence de Zn, en moyenne jusqu'à un maximum autour de 1 000 mg par kg, comme le prouvait l'analyse chimique[69].
Malgré le déni des autorités, l'accident du minéralier « Lake Illawara » s'écrasant le contre le pont de la Derwent et se cassant en deux alors qu'il était chargé de minerais enrichis de zinc n'était pas sans action sur le taux de polluants des eaux. Les milliers de tonnes de matiÚre non draguées et dispersées contribuaient alors à augmenter, par dissolution et dilution lentes, la teneur du milieu ripuaire en aval du port, et surtout du milieu marin, parfois à des centaines de kilomÚtres via les courants, malgré la mise en place de zones théoriques d'observations et de contrÎle biologiques considérablement plus réduites. En 1988, les concentrations des eaux dûment surveillées de l'estuaire du Derwent étaient redevenues officiellement légales, et les coquilles et mollusques consommables, d'aprÚs les mesures référentielles des moules affichant un supremum de zinc légÚrement inférieur 40 mg par kg. En réalité, l'écosystÚme était revenu peu ou prou à l'état de pollution d'avant l'an 1975. Et le plus surprenant est que la population des hußtres de l'estuaire, dont une partie étaient toujours aussi immangeables à l'instar de celles de 1972, n'étaient pas mortes. Tout s'était passé comme si les fortes concentrations de Zn et de cuivre avaient protégées la population des mollusques bivalves des effets des teneurs en éléments encore plus toxiques, tels que le cadmium, mercure.
Ăconomie du zinc : rĂ©serve, production
Le zinc est aujourd'hui un métal non-ferreux commun et important, mais souvent lointain troisiÚme ou quatriÚme aprÚs l'aluminium, le cuivre et le plomb.
Les réserves mondiales estimées de zinc étaient de 250 millions de tonnes en 2010[70], détenues notamment par l'Australie (21,2 %) et la Chine (16,8 %). La production mondiale s'est élevée en 2010 à 12 millions de tonnes, assurée essentiellement par la Chine (29,2 %), le Pérou (12,7 %) et l'Australie (12,1 %). La mine de Red Dog, en Alaska, est l'une des plus grandes exploitation de zinc à ciel ouvert.
Environ 30 % du zinc mondial provient du recyclage[71].
Quelques données économiques
La production métallurgique mondiale en 2013[72] :
Pays | Production | % mondial | |
---|---|---|---|
1 | Chine | 5 300 000 t | 40,8 % |
2 | Corée du Sud | 885 000 t | 6,8 % |
3 | Inde | 760 000 t | 5,8 % |
4 | Canada | 651 600 t | 5 % |
5 | Japon | 587 300 t | 4,5 % |
6 | Espagne | 521 000 t | 4 % |
7 | Australie | 504 000 t | 3,9 % |
8 | PĂ©rou | 346 800 t | 2,7 % |
9 | Mexique | 322 800 t | 2,5 % |
10 | Kazakhstan | 320 100 t | 2,5 % |
11 | Finlande | 311 700 t | 2,4 % |
12 | Pays-Bas | 257 000 t | 2 % |
13 | Belgique | 252 000 t | 2 % |
14 | Brésil | 242 000 t | 1,9 % |
15 | Ătats-Unis | 233 000 t | 1,8 % |
Total monde | 13 000 000 t | 100 % |
La production miniĂšre mondiale en 2013[72]:
Pays | Production | % mondial | |
---|---|---|---|
1 | Chine | 5 000 000 t | 37,3 % |
2 | Australie | 1 523 000 t | 11,4 % |
3 | PĂ©rou | 1 351 300 t | 10,1 % |
4 | Inde | 793 000 t | 5,9 % |
5 | Ătats-Unis | 784 000 t | 5,8 % |
6 | Mexique | 642 500 t | 4,8 % |
7 | Canada | 426 100 t | 3,2 % |
8 | Bolivie | 407 300 t | 3 % |
9 | Kazakhstan | 361 500 t | 2,7 % |
10 | Irlande | 326 700 t | 2,4 % |
11 | Turquie | 200 000 t | 1,5 % |
12 | Russie | 191 000 t | 1,4 % |
13 | Namibie | 184 100 t | 1,4 % |
14 | SuĂšde | 176 400 t | 1,3 % |
15 | Brésil | 152 400 t | 1,1 % |
Total monde | 13 400 000 t | 100 % |
La consommation mondiale de zinc en 2004 a été de l'ordre de 10 millions de tonnes[73] :
- Asie 5 057 kt (kt = milliers de tonnes)
- Europe 2 840 kt
- Amériques 2 113 kt
- Océanie 263 kt
- Afrique 193 kt
- Total 10 466 kt
Au début des années 1990, le quart de la production mondiale de minerais de zinc était assuré par l'Amérique du Nord. La Chine, avec 16 % et l'Australie représentaient le second théùtre de cette production miniÚre mondiale. Les premiÚres places pour la production mondiale de zinc revenaient alors à la Chine avec 18 % et au Canada, avec 10 % de l'ensemble, deux pays par ailleurs fortement exportateurs.
Durant ces annĂ©es, les Ătats-Unis reprĂ©sentaient le premier consommateur et importateur de zinc, suivi par l'Europe occidentale avec en premier, l'Allemagne, en second l'Italie, en troisiĂšme place, la France.
Commerce
Le zinc est un des métaux non ferreux cotés à la bourse des métaux de Londres[74]. Son prix au comptant, exprimé en $, est cyclique : entre 1994 et 2005, il a varié entre 725 $/t et 1 760 $/t. En 2006, il a dépassé les 3 000 $/t.
En 2014, la France est nette importatrice de zinc, d'aprĂšs les douanes françaises. Le prix moyen Ă la tonne Ă l'import Ă©tait de 600 âŹ[75].
Calendrier
Dans le calendrier républicain, Zinc était le nom donné au 28e jour du mois de nivÎse[76].
Notes et références
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- (en) Beatriz Cordero, VerĂłnica GĂłmez, Ana E. Platero-Prats, Marc RevĂ©s, Jorge EcheverrĂa, Eduard Cremades, Flavia BarragĂĄn et Santiago Alvarez, « Covalent radii revisited », Dalton Transactions,â , p. 2832 - 2838 (DOI 10.1039/b801115j)
- ProcÚs-verbaux du Comité international des poids et mesures, 78e session, 1989, pp. T1-T21 (et pp. T23-T42, version anglaise).
- (en) Thomas R. Dulski, A manual for the chemical analysis of metals, vol. 25, ASTM International, , 251 p. (ISBN 0803120664, lire en ligne), p. 71
- Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
- Entrée « Zinc powder (pyrophoric) » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accÚs le 28 août 2018 (JavaScript nécessaire)
- se prononce comme une consonne occlusive vélaire sonore ([ɥ] en API)
- (en) « transition element », IUPAC, Compendium of Chemical Terminology [« Gold Book »], Oxford, Blackwell Scientific Publications, 1997, version corrigée en ligne : (2019-), 2e éd. (ISBN 0-9678550-9-8) :
« Transition element: an element whose atom has an incomplete d sub-shell, or which can give rise to cations with an incomplete d sub-shell. »
- Rappelons la polysémie des termes cadmie, calamine, qui peuvent aussi bien désigner divers oxydes. Il faut à chaque fois définir un champ d'activité et un registre de langue, à une époque donnée, pour ne pas se perdre.
- Joseph William Mellor (en), The history of zinc and cadmium, in A comprehensive treatise of inorganic and theoretical chemistry, volume 4, Longmans, Green et Co Ltd, Londres, 1929, pages 298-405 (partie Zn Cd Hg). Zinc NSCEP in texto sur le site EPA US Environmental Protection Agency
- Les bronzes des ateliers Keller peuvent ĂȘtre du cuivre Ă 91,4 % du zinc Ă 5,53 %, de l'Ă©tain Ă 1,7 % et du plomb Ă 1,35 %. CitĂ© dans la courte histoire de la fonderie de Zn (techniques sous pression aprĂšs 1805)
- D'un point de vue scientifique, il faut attendre la systématique de Lavoisier en 1787, pour que le zinc soit unanimement reconnu comme élément chimique.
- Les pharmaciens et chimistes Margraff pÚre et fils s'inspirent des travaux du chimiste suédois Anton Swab.
- La température de chauffage est en pratique entre 1 200 °C et 1 400 °C, pour sublimer ou volatiliser l'oxyde de zinc tout en le rendant réactif.
- Quelques-unes de ses réalisations sont présentées dans les applications et usages du zinc infra.
- Le zinc dans le "Trésor de la langue française"
- L'alémanique est le dialecte allemand de Paracelse. Il est proche des dialectes souabes ou de nombreux dialectes alsaciens.
- Le verbe zinguer signifie d'abord couvrir de zinc, par exemple « zinguer un toit », puis galvaniser avec du zinc, par exemple « zinguer du fer ». La zinguerie, terme polysĂ©mique, peut ĂȘtre l'atelier oĂč l'on prĂ©pare le zinc, dĂ©signe Ă©galement un lieu de commerce de la matiĂšre zinc, parfois en partie mise en forme, et enfin peut reprĂ©senter tous les objets de zinc. La zincographie est un type de procĂ©dĂ© de reproduction utilisant des plaques de zinc, analogues de la « pierre lithographique » en lithographie. Zincographier signifiait reproduire par zincographie, le zincographeur Ă©tant l'ouvrier en zincographie. Un corps ou une matiĂšre est zincide si elle ressemble au zinc, par quelques-uns de ses aspects ou formes (suffixe grec eidos). Zincique est un adjectif qui s'applique Ă l'oxyde de zinc, Ă ses sels et parfois au cation zinc divalent.
- mais deux d'entre eux sont suspectĂ©s d'ĂȘtre trĂšs lĂ©gĂšrement radioactifs, avec des demi-vies supĂ©rieures Ă un million de fois l'Ăąge de l'univers
- Alain Foucault, opus cité.
- André Jauzein, article sur les sulfates naturels, EncyclopÊdia Universalis, Corpus 21, 2002, page 835
- Il proviendrait selon une tradition savante rĂ©cente, par exemple reportĂ©e par Yves Gautier, article EncyclopĂŠdia Universalis sur la « blende ou sphalĂ©rite » du mot allemand blenden : « aveugler, Ă©blouir, tromper ». Mais il s'agit d'une racine trĂšs lointaine, concernant peut-ĂȘtre uniquement l'Ă©poque antique. L'expression technique de mineur germanique « die Blende » est dĂ©jĂ concrĂštement employĂ© au dĂ©but de l'Ă©poque moderne pour dĂ©signer pour signaler soit une variĂ©tĂ© cristalline massive soit une formation typique et compacte (Ă base de cristaux), rĂ©vĂ©lĂ©es lors des entaillages de la roche veine. La sphalĂ©rite n'est qu'un cas particulier. L'expression « die Schalenblende » dĂ©signe encore aujourd'hui par exemple des associations sphalĂ©rite/wurtzite Ă structures multiples en couches concentriques, rĂ©niformes ou diversement stratifiĂ©es, bien connue des collectionneurs, . Elles peuvent aussi ĂȘtre Ă base de pyrite et de galĂšne.
- La zinconise était aussi un « oxyde hydraté naturelle de zinc » et pas seulement un hydroxycarbonate.
- La ténacité est inférieure à celle des corps simples métalliques fer ou nickel. Ces caractéristiques mécaniques expliquent que les classifications antiques aient négligés cette matiÚre impropre, non assimilé à un vrai « métal » au sens des anciens.
- La molécule eau à chaud n'est pas sans action. Lire infra.
- En rĂ©alitĂ©, les rĂ©actions avec l'acide nitrique et l'acide sulfurique dĂ©pendent de nombreux paramĂštres, Ă©tat de dilution ou concentration de l'acide, chauffage, impuretĂ©s Ă©ventuelles... Les quatre rĂ©actions types pour HNO3 concerne le milieu extrĂȘmement diluĂ© ou aĂ©rien qui produit du nitrate de zinc et du nitrate d'ammonium, le milieu trĂšs diluĂ© qui commence Ă dĂ©gager le protoxyde d'azote N2O, le milieu diluĂ© qui libĂšre 2 NO et le milieu concentrĂ© qui rejette 2 NO2. Les trois rĂ©actions types avec H2SO4 diffĂšre selon la dilution et le chauffage de l'acide, d'abord en milieu diluĂ© Ă froid,
- Zn solide + H2SO4 aqueux diluĂ© â ZnSO4 aqueux + H2 gaz
- 4 Zn solide + 5 H2SO4 aqueux acide peu concentrĂ© â 4 ZnSO4 aqueux + H2S gaz + H2O vapeur ou liquide
- Zn solide + 2 H2SO4 concentrĂ© Ă chaud â ZnSO4 aqueux + 2 H2O vapeur ou liquide + SO2 gaz sulfureux
- Dieter Landolt, Corrosion et chimie de surfaces des métaux, page 327-328.
- DĂšs ses premiers emplois importants, par exemple dans les fils tĂ©lĂ©graphiques, le fer galvanisĂ©, c'est-Ă -dire recouvert de couches de zinc, s'est rĂ©vĂ©lĂ© bien supĂ©rieur au « fer blanc » ou fer Ă©tamĂ©, c'est-Ă -dire recouvert d'Ă©tain. Notons que la surcharge de toiture en zinc sur les structures portantes est faible, de l'ordre de 6 kg par mĂštre carrĂ©, voire 8 kg par mĂštre carrĂ© avec les accessoires de couverture. Ce n'est pas une toiture couverte d'ardoises ou de lauzes, vĂ©ritables pierresâŠ
- L'équation de la réaction est dans l'introduction.
- Le zinc impur contient encore du fer, du cuivre, du plomb, du cobalt, de l'arsenic, du soufre, du carbone selon les lieux ou les procédés. Le procédé de distillation batch réalisé à Vieille-Montagne, comporte 48 cornues légÚrement inclinées, placées symétriquement deux par deux de chaque cÎté, dans des tours surmontant quatre fours de chauffage adossés. Elles sont placées à l'extrémité inférieure d'un tuyau de fonte, muni d'une allonge en tÎle pour condenser le zinc. AprÚs un cycle de deux heures de chauffe, les ouvriers métallurgistes enlÚvent les allonges, laissent s'écouler le métal liquide déjà condensé dans les tubes de fonte vers des poches, avant de remettre les allonges du dispositif. Lorsque le zinc est épuisé, les cornues sont rechargées par du zinc impur. Le procédé anglais per descensum utilise un tampon de bois carbonisé qui laisse efficacement filtrer la vapeur de zinc vers un creuset placé en contrebas.
- Le procédé de flottation le plus commun utilise une phase à base d'huile de pin avec injection d'air, créant une mousse stabilisée par des tensio-actifs ou agents moussants spécifiques.
- Cette technique est aussi adaptée aux boues de zinc, obtenue par les différents procédés de recyclage. L'étape suivante est la revalorisation électrolytique du zinc.
- Cette sphÚre ionique théorique est comparable à celle de l'ion magnésium Mg2+ 0,72 à ou cuivre divalent 0,73 à , mais elle est petite comparée à Cd2+ 0,95 à , Ca2+ 0,99 à ou Hg2+ 1,02 à .
- Il est aussi plus électropositif que Hg. Les données électrochimiques précises avec la constante d'équilibre sont E° = -0,7628 volt avec log K0 = - 25,788. Bernard M. et Busnot F., Usuel de chimie générale et minérale. Dunod, Paris, 1996, en particulier les tableaux de potentiels d'électrode normaux en section électrochimie.
- Les deux milieux salins sont reliés par un bout ou tampon salin.
- Ces deux oxydes sont trÚs peu solubles dans l'eau. Le mercure, dernier élément du groupe du zinc, n'engendre qu'un oxyde peu basique.
- Composant de produit antimite
- revĂȘtement de protection anti-corrosion ou couche primaire pour adhĂ©sion
- Utilisé dans les ciments dentaires
- « CNUSED - Métaux Minéraux - Zinc - Secteurs d'utilisation », sur http://www.unctad.info/, (consulté le )
- Certains techniciens, s'étant tellement approprié ce sens technique déjà ancien, considÚrent qu'il n'existe pas de galvanisation à froid. Accaparé par leurs affirmations techniques, ils oublient le lointain hommage porté par la dénomination au scientifique italien Luigi Galvani, précurseur de l'électrochimie.
- Les premiÚres mise au point du zincage sont plus anciennes, mais souvent artisanales ou pour des besoins spécifiques, évidemment sans brevet industriel de protection.
- Données industrielles, économiques, géographiques sur les principaux produits chimiques, métaux et matériaux
- Aperçu des technologies et des procĂ©dĂ©s de revĂȘtement de Zn
- (en-US) « A cheap, long-lasting, sustainable battery for grid energy storage | KurzweilAI », www.kurzweilai.net, (consulté le )
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- « Histoire du zinc - Partie III », sur http://souspression.canalblog.com, (consulté le )
- « Kayem », sur http://www.usinages.com/, (consulté le )
- Par exemple, préparation initiale de Ag0,667 à 0,745Sn0,253 à 0,27Cu0 à 0,06Zn0 à 0,019
- Adriaensen, K., Van Der Lelie, D., Van Laere, A., Vangronsveld, J., & Colpaert, J. V. (2004). A zincâadapted fungus protects pines from zinc stress. New Phytologist, 161(2), 549-555 |URL:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1046/j.1469-8137.2003.00941.x
- La fourchette des recommandations oscille entre 15 mg et 11 mg par jour pour un homme de 75 kg, 12 mg par jour et 8 mg pour une femme de 70 kg.
- Voici des teneurs optimales en Zn d'aliments en milligramme ou mg pour 100 g) : noix de cajou 5,8 mg à 5,7 mg, amandes 3,1 mg à 3 mg, pois chiches 1,53 mg, épinards 0,8 mg. Les divers pois secs, les graines de citrouille, le blé complet, le riz brun, les hußtres (à teneur élevée et variable dépassant souvent une médiane de 20 mg) et diverses coquilles, les homards, les yaourts ou les fromages à pùtes pressées cuites, comme le gruyÚre français ou le gruyÚre suisse sont des aliments à bonne teneur en Zn, mais à teneurs plus variables suivant les milieux. Il est possible de retrouver une présentation de teneurs moyennes sur le site « guide des vitamines », en section sources alimentaires du Zn.
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Bibliographie
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Voir aussi
Articles connexes
- Acétate de zinc
- Acétate d'uranyle et de zinc
- Accumulateur nickel-zinc
- Anode sacrificielle
- Bromure de zinc
- carence en zinc : dysgueusie, polydipsie
- RĂ©action carbothermique
- Chlorure de zinc
- Couvreur zingueur
- Dialkyldithiophosphate de zinc
- Diméthylzinc
- Diéthylzinc
- Doigt de zinc
- ĂlĂ©ment trace mĂ©tallique
- Extraction du zinc
- Galvanisation,
- Galvanisation à chaud, Procédé de Sendzimir
- Finition organo-minérale sur zinc
- Hydroxycarbonate de zinc
- Hydroxyde de zinc
- Iodure de zinc
- Iodate de zinc
- ions zinc piégés dans l'acide phytique
- IonomĂšre
- Isotopes du zinc
- MancozĂšbe
- Métalloprotéinase
- Monnaie en zinc ou alliages non-ferreuxË Couronne de BohĂȘme-Moravie, Kopecks, Pfennig, Groschen ou Schilling
- Nitrate de zinc
- firme suisse Nyrstar
- Oligo-élément
- Oxyde de zinc
- Pensée calaminaire parmi d'autres métallophytes
- Peroxyde de zinc
- Peste du zinc, corrosion destructrice
- Pile alcaline
- Pile au bichromate
- Pile au mercure
- Pile Leclanché
- Pile oxyde d'argent
- Pile voltaĂŻque, Pile Ă auge
- Pile Zamboni
- Pile zinc-air
- Préparation de Dalibour
- Pollution des sols
- Protoporphyrine zinc
- Phosphure de zinc
- RĂ©action de Barbier
- RĂ©duction de Clemmensen
- Rouille blanche
- S.A. des Usines Ă Cuivre et Ă Zinc de LiĂšge
- Séléniure de zinc
- Séléniate de zinc
- Société des Mines et Fonderies de Zinc de la Vieille-Montagne
- Stéarate de zinc
- Sulfate de zinc
- Sulfure de zinc
- Toiture
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- Zinc (nutriment)
- Zinc allié
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- Zincographie
- Zingage ou Zincage
Liens externes
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- (fr) Informations de marché sur le site de la Conférence des Nations unies sur le commerce et le développement : description, qualité, secteurs d'utilisation, marché, filiÚre, sociétés, techniques, prix, politiques économiques
- (fr) Tableau périodique des éléments : Zn
- (fr) Propriétés chimiques
- (fr) Courte présentation de l'élément zinc, propriétés, effet sur la santé, impact sur l'environnement
- (fr) Zinc sur Futura Sciences
- (en) International Zinc Association
- (en) ressource sur le zinc par le service géologique américain
- (en) Données sur le zinc
- (en) Images de zinc sous différentes formes
- (fr) Sculptures en fonte de zinc
- (en) « Technical data for Zinc » (consulté le ), avec en sous-pages les données connues pour chaque isotope
- (fr) Une petite histoire du zinc par un producteur européen
- (en) Petite initiation à la chimie du zinc, par exemple réaction du Zn avec S et I2
- (en) Initiation au zinc pour anglophones, nommé "extraction of zinc" et commençant par l'extraction du minerai zincifÚre
- (en) Zinc works at Swansea, film britannique sur les anciennes techniques de fusion et la pénibilité du travail en procédé batch vers 1950
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1 | H | He | |||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | |||||||||||||||||||||||||
3 | Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | |||||||||||||||||||||||||
4 | K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | |||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | |||||||||||||||
6 | Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | |
7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | |
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