7440-66-6

Zinc

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30
Zn
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Zn
Cd
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Informations générales
Nom, Symbole, Numéro Zinc, Zn, 30
Série chimique métaux de transition
Groupe, Période, Bloc 12, 4, d
Masse volumique 7140 kg/m3
Couleur Gris-bleuté
N° CAS 7440-66-6
N° EINECS 231-175-3
Propriétés atomiques
Masse atomique 65,38 u
Rayon atomique (calc) 135 (142) pm
Rayon de covalence 131 pm
Rayon de van der Waals 139 pm
Configuration électronique [Ar] 3d10 4s2
Électrons par niveau d'énergie 2, 8, 18, 2
État(s) d'oxydation 2
Oxyde amphotère
Structure cristalline hexagonale
Propriétés physiques
État ordinaire solide (diamagnétique)
Température de fusion 419,5 °C ; 692,68 K
Température d'ébullition 906,9 °C ; 1 180 K
Énergie de fusion 7,322 kJ/mol
Énergie de vaporisation 115,3 kJ/mol
Température critique  K
Pression critique  Pa
Volume molaire 9,16 ×10-6 m3/mol
Pression de vapeur 192,2 Pa
à 419,5 °C
Vitesse du son 3700 m/s à 20 °C
Divers
Électronégativité (Pauling) 1,65
Chaleur massique 390 J/(kg·K)
Conductivité électrique 16,6×106 S/m
Conductivité thermique 116 W/(m·K)
1e Énergie d'ionisation 906,4 kJ/mol
2e Énergie d'ionisation 1733,3 kJ/mol
3e Énergie d'ionisation 3833 kJ/mol
4e Énergie d'ionisation 5731 kJ/mol
5e Énergie d'ionisation {{{potentiel_ionisation5}}} 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
64Zn 48,6 % stable avec 34 neutrons
65Zn {syn.} 244,26 d ε
β+
1,352 65Cu
66Zn 27,9 % stable avec 36 neutrons
67Zn 4,1 % stable avec 37 neutrons
68Zn 18,8 % stable avec 38 neutrons
70Zn 0,6 % stable avec 40 neutrons
Précautions
NFPA 704
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le zinc (prononciation /zɛ̃k/ ou /zɛ̃ɡ/) est un élément chimique, de symbole Zn et de numéro atomique 30.

Sommaire

Origine de la découverte

Les Anciens qui connaissaient la calamine (minerai carbonaté de zinc) ne paraissent pas avoir utilisé le zinc en tant que métal isolé, encore que des bracelets de zinc aient été découverts en Grèce, dans les mines de Camaros, ce qui a permis de situer leur fabrication vers le VIIIe siècle av. J.-C.[réf. nécessaire]. La première industrialisation de la production est accomplie par William Champion qui a breveté en 1738 un procédé de réduction de la calamine.

Lexicologie

Le mot persan zangâr : rouille ; vert-de-gris [Azagar, asugar, asingar, zingar, ziniar (vert-gris) ; de ar. al-zanjâ, qui est le persan zangâr, même signification]. C'est l'alchimiste Paracelse qui lui donne ce nom, dérivé du mot Zinke en ancien allemand qui signifie « pointe acérée » ou « dent », lié à l'apparence du zinc refroidi dans un récipient de coulée (effet dû à la formation de dendrites).

La prononciation académique zɛ̃ɡ (« zingu' ») se retrouve dans zincate ( zɛ̃ɡat, « zingat' ») et explique les dérivés zingage, zinguerie, zingueur.

Caractéristiques notables

Le zinc est un métal de couleur bleu-gris, moyennement réactif, qui se combine avec l'oxygène et d'autres non-métaux, et qui réagit avec des acides dilués en dégageant de l'hydrogène.

L'état d'oxydation le plus commun du zinc est +II (appelé ion zincique).

Le zinc peut réagir avec les éléments ambiants : humidité, oxygène, dioxyde de carbone, etc, pour former une patine. 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.

En contact avec de l'eau stagnante, il forme des taches blanchâtres constituées notamment d'hydroxyde et d'oxyde de zinc, produits pulvérulents généralement peu adhérents et non protecteurs, parfois appelés rouille blanche.

Réactions chimiques courantes

Le zinc métal Zn réagit par oxydo-réduction avec l'ion cuivre II, selon l'équation :

  Zn + Cu^{2+} \rightarrow Zn^{2+} + Cu

Oligo-élément indispensable à l'homme

Article détaillé : Zinc (nutriment).

Le zinc est contenu essentiellement dans la viande rouge et il ne semble pas exister de forme de stockage de ce métal dans l'organisme humain. Une carence en zinc est notée dans près d'un tiers de la population mondiale, surtout en rapport avec des problèmes de sous-nutrition[1].

Utilisations

Le dépôt d'une mince couche de zinc en surface de l'acier le protège de la corrosion : la galvanisation consomme 47 % du zinc exploité dans le monde. L'acier galvanisé est utilisé dans l'automobile, la construction, l'électroménager, les équipements industriels, etc. Le laiton – alliage de cuivre et de zinc – et le bronze – alliage de cuivre et d'étain, auquel on ajoute parfois du zinc – consomment 19 % du zinc.

Les alliages de zinc, tel les Zamaks et les Kayems, pour pièces moulées (automobile, équipements ménagers, pièces industrielles...) représentent 14 % de sa consommation, les produits chimiques, 9 %, et les autres applications (dont les plaques et pièces pour toiture), 11 %.

On l'emploie dans les villes pour la couverture des immeubles et, partout, pour les gouttières et les descentes d'eaux pluviales. Il est aussi utilisé en agriculture, comme apport d'oligo-élément, essentiellement en zone de sols fortement calcaires.

La culture la plus sensible à la carence ou insuffisance en zinc est probablement le maïs.

Des symptômes 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, préventifs ou curatifs, se font sur le sol – et il faut alors veiller à la durée de la disponibilité pour les plantes – ou par pulvérisation foliaire.

Pour exemple, les besoins annuels pour le maïs se situent autour de 300 à 500 grammes de zinc par hectare.

Minerais de zinc

Toiture en zinc à Toruń, Pologne

Le minerai le plus utilisé est le sulfure de zinc appelé blende ou sphalérite (ZnS). Le mot blende, désormais abandonné dans la littérature minéralogique, provient du mot allemand blenden : « éblouir, tromper ». Ce sulfure — le plus répandu dans la lithosphère — cristallise dans le système cubique. Il peut contenir des impuretés métalliques, telles que celles du fer (blendes foncées) : la marmatite, (Zn,Fe)S, contient jusqu’à 14 % de fer. Dans la nature, la sphalérite est associée à d’autres sulfures, comme la galène (sulfure de plomb : PbS).

La wurtzite a la même composition chimique mais cristallise dans le système hexagonal : c'est le polymorphe de haute température de ZnS.

Sous l’ancien vocable de calamine on trouve la smithsonite (carbonate de zinc : ZnCO3) et l'hémimorphite (silicate de zinc : Zn4Si2O7(OH) 2, H2O). Les deux minéraux peuvent être associés. Si historiquement la calamine fut utilisée au début du développement industriel de ce métal, elle est maintenant peu exploitée.

Autres minéraux plus rares :

Environ 30 % du zinc mondial provient du recyclage[2].

Production de zinc

La production de zinc à partir de minerai (blende) est effectuée dans deux filières technologiques distinctes :

  • la pyrométallurgie ;
  • l’hydrométallurgie suivie d’une électrolyse.

Les opérations du procédé pyrométallurgique sont :

  • grillage du sulfure de zinc (ZnS) pour obtenir un oxyde de zinc (ZnO) ;
  • réduction de l’oxyde pour obtenir du zinc métallique (Zn) ;
  • affinage du zinc par liquation et distillation pour supprimer les impuretés comme le plomb 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, Cadmium et Cuivre de la solution de sulfate de zinc ;
  • électrolyse pour transformer le sulfate de zinc en zinc métal.

Ces deux procédés sont détaillés dans l’article métallurgie extractive du zinc.

Quelques données économiques

La consommation mondiale de zinc en 2004 a été de l'ordre de 10 millions de tonnes[3] :

Évolution de la production de zinc depuis 1970
  • 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

La production de métal en 2004 s'est répartie de la façon suivante :

  • Asie 4 729 kt
  • Europe 2 715 kt
  • Amériques 1 993 kt
  • Océanie 474 kt
  • Afrique 256 kt
Total 10 167 kt

La production minière (en kt de zinc contenu dans le concentré) a été en 2004 de :

  • Asie 3 340 kt
  • Europe 1 037 kt
  • Amériques 3 606 kt
  • Océanie 1 298 kt
  • Afrique 353 kt
Total 9 634 kt

Le zinc est un des métaux non ferreux cotés à la bourse des métaux de Londres[4]. 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.

Expressions

  • Dans le langage populaire le zinc désigne le comptoir d'un bar.
  • Le zinc est un surnom pour désigner un avion ;
  • Le plombier-zingueur désigne un plombier qui est également zingueur ;
  • « avoir du zinc dans la tête » : être pénible ;
  • Dézinguer : tuer.

Notes et références

Liens externes

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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
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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
   
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  * Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto  


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