7440-31-5

Étain

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IndiumÉtainAntimoine
Ge
  Tetragonal.svg
 
50
Sn
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Sn
Pb
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Informations générales
Nom, Symbole, Numéro Étain, Sn, 50
Série chimique métaux pauvres
Groupe, Période, Bloc 14, 5, p
Masse volumique 7310 kg/m3
Couleur Gris argenté
N° CAS 7440-31-5
N° EINECS 231-141-8
Propriétés atomiques
Masse atomique 118,710 u
Rayon atomique (calc) 145 (145) pm
Rayon de covalence 141 pm
Rayon de van der Waals 217 pm
Configuration électronique [Kr] 4d10 5s2 5p2
Électrons par niveau d'énergie 2, 8, 18, 18, 4
État(s) d'oxydation 0, +2, +4
Oxyde Amphotère
Structure cristalline Tétragonal
Propriétés physiques
État ordinaire solide
Température de fusion 231,9 °C ; 505 K
Température d'ébullition 2 601,9 °C ; 2 875 K
Énergie de fusion 7,029 kJ/mol
Énergie de vaporisation 295,8 kJ/mol
Température critique  K
Pression critique  Pa
Volume molaire 16,29×10-3 m3/mol
Pression de vapeur 5,78×10-21 Pa à T_fusion : 231,9 °C) source
Vitesse du son 2500 m/s à 20 °C
Divers
Électronégativité (Pauling) 1,96
Chaleur massique 228 J/(kg·K)
Conductivité électrique 9,17×106 S/m
Conductivité thermique 66,6 W/(m·K)
1e Énergie d'ionisation 708,6 kJ/mol
2e Énergie d'ionisation 1411,8 kJ/mol
3e Énergie d'ionisation 2943,0 kJ/mol
4e Énergie d'ionisation 3930,3 kJ/mol
5e Énergie d'ionisation 7456 kJ/mol
6e Énergie d'ionisation {{{potentiel_ionisation6}}} kJ/mol
7e Énergie d'ionisation {{{potentiel_ionisation7}}} kJ/mol
8e Énergie d'ionisation {{{potentiel_ionisation8}}} kJ/mol
9e Énergie d'ionisation {{{potentiel_ionisation9}}} kJ/mol
10e Énergie d'ionisation {{{potentiel_ionisation10}}} kJ/mol
Isotopes les plus stables
iso AN Période MD Ed PD
MeV
112Sn 0,97 % stable avec 62 neutrons
114Sn 0,65 % stable avec 64 neutrons
115Sn 0,34 % stable avec 65 neutrons
116Sn 14,54 % stable avec 66 neutrons
117Sn 7,68 % stable avec 67 neutrons
118Sn 24,23 % stable avec 68 neutrons
119Sn 8,59 % stable avec 69 neutrons
120Sn 32,59 % stable avec 70 neutrons
122Sn 4,63 % stable avec 72 neutrons
124Sn 5,79 % stable avec 74 neutrons
126Sn {syn.} ~100 000 a β- 0,380 126Sb
Précautions
NFPA 704
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

L’étain, du latin stannum, est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Sn et de numéro atomique 50.

Sommaire

Caractéristiques

C'est un métal gris-argent, malléable, moyennement ductile à température ambiante. Il est hautement cristallisé et « crie » ou « pleure » lorsqu'on en plie une barre (rupture des liaisons cristallines).

Il résiste à la corrosion par l'eau de mer et l'eau douce, mais peut être attaqué par les acides forts.

Variétés allotropiques

À la pression atmosphérique, l'étain pur possède deux variétés allotropiques (il peut exister sous deux formes cristallines). Au-dessus de 13 °C, l'étain est sous forme β, c'est l'étain blanc, de masse volumique 7,28 g.cm-3. En-dessous de 13 °C, l'étain blanc se transforme lentement en étain gris, de structure diamant, c'est la forme α, de densité 5,75 g.cm-3.

Cette transformation et le changement de densité qui l'accompagne affectent la tenue mécanique du matériau. En-dessous de -50 °C, la transformation est rapide et l'étain devient pulvérulent (tombe en poussière). C'est la « peste de l'étain ». Il a été avancé par certains historiens que le changement de forme allotropique de l'étain ait pu jouer un rôle dans les défaites de Napoléon Ier en Russie. Exposés à la très basse température ambiante de la campagne de Russie les boutons d'étain des uniformes des soldats devenaient cassants par transformation en étain gris entraînant chez eux un certain inconfort[1].

Historique

L'étain était connu dans l'Antiquité sur toute la planète. Le nom d'origine latine stannum ou stagnum fut d'abord utilisé pour un mélange d'argent et de plomb. Les navires phéniciens franchirent les colonnes d'Hercule et allèrent jusqu'en Bretagne et en Cornouaille (les mythiques « îles Cassitérides ») à la recherche des mines d'étain (en grec ancien κασσίτερος). Plus tard, Jules César a décrit l'exploitation de minerais d'étain dans les mines de Cornouailles en Grande-Bretagne. Depuis la Grande-Bretagne, la route de l'étain, passant en Gaule et empruntant le Rhône, fait partie des objectifs de la conquête césarienne, laquelle est de sécuriser cette voie d'approvisionnement.

Utilisations

Sous forme d'étain

  • Fer-blanc : tôles fines d'acier doux recouvertes d'une mince couche d'étain, généralement par électro-déposition. Le fer-blanc est surtout utilisé pour fabriquer les emballages métalliques (boîtes de conserve).
  • Brasure : Le métal d'apport est constitué par un alliage, souvent d'étain (à raison de 2 à 63 %) avec le plomb, à bas point de fusion (185 °C). Du fait de la méfiance de plus en plus grande vis-à-vis du plomb, la composition évolue vers des alliages sans plomb, par exemple étain-cuivre ou étain-argent, beaucoup plus chers et nécessitant une température plus élevée (225 °C).
  • Étamage : l'étamage consiste à recouvrir une pièce métallique d'une fine couche d'étain pour garantir de bons contacts électriques. L'étain pur (sans plomb) peut cependant former des « whiskers », c'est-à-dire des fils micrométriques susceptibles de provoquer des courts-circuits. Le processus de formation des « whiskers », qui dure plusieurs mois, est mal compris (il semble que l'intensité du champ magnétique joue un rôle). Des remèdes existent (ajouts de traces d'autres métaux au moment du dépôt de la couche d'étain).
  • Monnaies : On incorpore souvent de l'étain dans les pièces de monnaie. Les pièces de 50 centimes, 20 centimes et 10 centimes d'Euro en contiennent 1 %.
  • Soudure : de part sa bonne conductivité et de sa relativement basse température de fusion (notamment quand il est associé au plomb), l'étain est très couramment utilisé pour souder des composants électroniques sur des circuits imprimés.
  • Vaisselle et décoration : généralement en « métal anglais », un alliage d'étain (de 70 à 94 %), d'antimoine (de 5 à 24 %) et de cuivre (jusqu'à 5 %).
  • Produit anti-algues : on traite les coques de bateau avec une peinture contenant une substance dérivé du tributylétain (C4H9)3Sn. Ces composés utilisés pour empêcher la fixation des algues sur les coques des navires sont toxiques pour l'environnement, ce qui en fait limiter l'usage actuellement.
  • Verre : pour fabriquer le verre plat, le procédé le plus répandu est le flottage sur lit d'étain en fusion (float glass).
  • Supraconducteur : l'alliage étain-niobium Nb3Sn est supraconducteur à des températures relativement « élevées » (température critique de -254,2 °C). Ses performances : densité de courant de 750 A⋅mm-2 sous 12 Tesla le désigne comme le successeur du niobium-titane pour les applications à grande échelle.

Sous forme de bronze

Le bronze, mélange de cuivre et d'étain, est actuellement considéré comme le premier alliage qui a été réalisé et utilisé par l'homme. Son influence fut si grande qu'une période de la préhistoire (protohistoire) fut appelée « âge du bronze » en référence à cet alliage (d'environ 2000 à 800 avant J.-C.). Le nom « bronze » viendrait de Brindisi, ville d'Italie, célébre dans l'antiquité par sa métallurgie du bronze. En Mésopotamie, à Ur, on a trouvé des objets en bronze datés de 5 000 ans avant Jésus-Christ.

L'étain intervient sous forme alliée dans la composition de nombreux objets, instruments ou matériaux, notamment:

  • Sculpture : l'alliage noble pour les sculptures est le bronze (environ 80 % cuivre, 20 % étain).
  • Robinetterie : utilisation d'un alliage intermédiaire entre le laiton et le bronze qui comprend 10 % d'étain et 3 % de zinc.
  • Tuyau d'orgue : utilisation d'un alliage comprenant 77,5 % d'étain, 22 % de plomb et 0,5 % de cuivre. Il donne une belle sonorité, résiste bien à la corrosion et garde une belle couleur pour les tuyaux de « montre ».
  • Cloche : utilisation du bronze contenant entre 21,5 et 24 % d'étain (d'autant plus que la cloche est petite).
  • Canon de l'artillerie à poudre.
  • L'or mussif est un bi-sulfure d'étain d'aspect doré, utilisé notamment dans l'art byzantin pour les icônes et les mosaïques.

Divers

La Malaisie est le pays où se situe la plupart des réserves mondiales d'étain. La cassitérite y est notamment exploitée par dragage des fonds sous-marins, ce qui n'est pas sans poser de sérieux problèmes environnementaux.

Symbolique

  • Les noces d'étain symbolisent les 10 ans de mariage dans le folklore français.
  • L'étain est le 4e niveau dans la progression de la sarbacane sportive.

Articles liés

Liens externes

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Voir « étain » sur le Wiktionnaire.

Notes et références

  1. Page 175 dans Dictionnaire des corps purs simples de la chimie - Eléments, atomes et molécules de Robert Luft, édité par Association Cultures et Techniques, en 1997, on peut lire ceci : « il (ce phénomène) est décrit lors de la campagne de Russie par les soldats de Napoléon, bien placés pour faire cette observation, leurs boutons de pantalons étaient en étain »


  s1 s2 g f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6
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 Cp Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
8 Uue Ubn * Ute Uqn Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq Uhp Uhh Uhs Uho
   
  g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 g11 g12 g13 g14 g15 g16 g17 g18  
  * Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto  


Métalloïdes Non-métaux Halogènes Gaz rares
Métaux alcalins  Métaux alcalino-terreux  Métaux de transition Métaux pauvres
Lanthanides Actinides Superactinides Éléments non classés
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