Vkontakte
Pinterest




Travail du métal chaud d'un forgeron

Traditionnellement, le terme métal (du mot grec metallon) a été appliqué à un élément chimique qui a une surface brillante et qui est un bon conducteur de chaleur et d'électricité. Ces propriétés peuvent cependant varier d'un métal à l'autre. Plus récemment, les chimistes ont reconnu que les principales caractéristiques distinctives d'un métal sont (a) la capacité de ses atomes à perdre certains de leurs électrons ultrapériphériques pour former des cations, et (b) la liaison de ses atomes par ce qu'on appelle des liaisons métalliques.

Les métaux forment l'un des trois groupes d'éléments, les deux autres étant des non-métaux et des métalloïdes. Ces groupes se distinguent par leurs propriétés d'ionisation et de liaison. Sur le tableau périodique, une ligne diagonale tracée du bore (B) au polonium (Po) sépare les métaux des non-métaux. Les éléments sur cette ligne sont des métalloïdes, parfois appelés semi-métaux; les éléments en bas à gauche sont des métaux; les éléments en haut à droite ne sont pas des métaux. Dans la nature, les non-métaux sont plus abondants que les métaux, mais la plupart des éléments du tableau périodique sont des métaux. Certains métaux bien connus sont l'aluminium, le calcium, le cuivre, l'or, le fer, le plomb, le magnésium, le platine, l'argent, le titane, l'uranium et le zinc.

Les métaux et leurs alliages sont extrêmement utiles à la fois à des fins esthétiques et pratiques. Alors que certains sont utilisés pour les bijoux et les œuvres d'art, beaucoup servent de matériaux de construction pour les bâtiments, les ponts, les véhicules de transport et les machines industrielles. Certains, comme le cuivre, sont utilisés comme conducteurs dans le câblage électrique; d'autres, comme le platine et le palladium, sont des catalyseurs de réactions chimiques. Le tungstène est utilisé dans les filaments des ampoules à incandescence; l'uranium et le plutonium sont utilisés dans les armes nucléaires et les centrales nucléaires. De plus, les ions métalliques jouent un rôle important dans les processus biologiques, tels que les fonctions des enzymes, le transport de l'oxygène et la santé des dents et des os.

Propriétés

Tous les métaux, à l'exception du mercure, sont solides à température ambiante. De plus, les couleurs des métaux ont tendance à aller du blanc argenté au gris - les deux exceptions sont le cuivre et l'or. Comme mentionné ci-dessus, les métaux ont tendance à être brillants (brillants) et à bons conducteurs de chaleur et d'électricité. Ils conduisent également bien le son. De plus, ils sont généralement ductiles et malléables, c'est-à-dire qu'ils peuvent être facilement tirés en fils et battus en feuilles. Les non-métaux solides, en revanche, sont généralement cassants, manquent de lustre et sont des isolants.

Les métaux sont généralement considérés comme des substances dures, à haute densité et point de fusion. Il convient de noter, cependant, qu'il existe des métaux qui sont mous, de faible densité et à faible point de fusion, mais ils sont également très réactifs, et nous les rencontrons rarement sous leur forme métallique élémentaire. Par exemple, le lithium, le sodium et le potassium sont moins denses que l'eau et sont également très réactifs. D'un autre côté, certains des métaux les plus denses sont l'osmium, l'iridium, le platine et l'or. Le point de fusion du césium n'est que de 28,4 ° C, mais celui du tungstène peut atteindre 3 422 ° C.

La propriété de la conductivité électrique est principalement due au fait que chaque atome n'exerce qu'une prise lâche sur ses électrons ultrapériphériques, appelés électrons de valence). Ainsi, un métal pur peut être considéré comme un réseau d'ions chargés positivement (cations) entouré d'un nuage d'électrons délocalisés.

La plupart des métaux sont chimiquement instables, réagissant avec l'oxygène de l'air pour former des oxydes. Selon le métal, l'échelle de temps de la réaction peut varier. Les métaux alcalins (dans le groupe 1 du tableau périodique) réagissent le plus rapidement, suivis des métaux alcalino-terreux (dans le groupe 2). Les métaux de transition, tels que le fer, le cuivre, le zinc et le nickel, mettent beaucoup plus de temps à s'oxyder. Par exemple, le potassium brûle en quelques secondes, mais le fer rouille progressivement sur une longue période, en fonction des conditions environnementales.

D'autres métaux, tels que le palladium, le platine et l'or, ne réagissent pas du tout avec l'atmosphère. Certains métaux forment une couche barrière d'oxyde à leur surface, qui ne peut pas être pénétrée par d'autres molécules d'oxygène. Ils conservent ainsi leur aspect brillant et leur bonne conductivité pendant de nombreuses décennies. Les exemples sont l'aluminium et le titane. Les oxydes de métaux sont basiques (contrairement à ceux des non-métaux, qui sont acides).

Les cations métalliques se combinent avec des anions non métalliques pour former des sels. Certaines classes communes de sels sont les carbonates, sulfures, sulfates, silicates, chlorures, nitrates et phosphates. Beaucoup de minéraux trouvés dans la nature sont des sels.

Des métaux de base

En alchimie, le terme métal de base a été utilisé comme une désignation pour les métaux communs et peu coûteux, pour faire un contraste avec métaux précieux comme l'or et l'argent. Un objectif longtemps chéri des alchimistes était la transmutation des métaux communs en métaux précieux.

En chimie aujourd'hui, le terme métal de base est utilisé de manière informelle pour désigner un métal qui s'oxyde ou se corrode relativement facilement et réagit de manière variable avec l'acide chlorhydrique dilué (HCl) pour former de l'hydrogène. Les exemples incluent le fer, le nickel, le plomb et le zinc. Le cuivre est également considéré comme un métal de base car il s'oxyde relativement facilement, bien qu'il ne réagisse pas avec le HCl. Les métaux qui résistent à l'oxydation ou à la corrosion sont appelés métaux nobles, qui ont également tendance à être des métaux précieux.

Dans le passé, les pièces tiraient leur valeur principalement de leur teneur en métaux précieux. Cependant, la plupart des monnaies modernes sont des monnaies fiduciaires qui ont le statut de cours légal. Cette approche permet de fabriquer des pièces en métaux communs.

Métaux précieux

Une pépite d'or

UNE métal précieux est un élément chimique métallique rare d'une valeur économique élevée et durable. Les métaux précieux les plus connus sont l'or et l'argent. Bien que les deux aient des utilisations industrielles, ils sont mieux connus pour leurs utilisations dans l'art, les bijoux et la monnaie. Les autres métaux précieux comprennent les métaux du groupe du platine: le ruthénium, le rhodium, le palladium, l'osmium, l'iridium et le platine, dont le platine est le plus vendu. Le plutonium et l'uranium peuvent également être considérés comme des métaux précieux.

Chimiquement, les métaux précieux sont moins réactifs que la plupart des éléments. Ils ont un éclat élevé et des points de fusion plus élevés que les autres métaux. Historiquement, les métaux précieux étaient importants comme monnaie, mais sont maintenant considérés principalement comme des produits d'investissement et des produits industriels. Les investissements dans l'or et l'argent sont souvent considérés comme une couverture contre l'inflation et le ralentissement économique.

Bullion

Une barre de lingots d'argent de 500 grammes produite par Johnson Matthey

Les métaux précieux en vrac sont appelés lingot et sont échangés sur les marchés des produits de base. Les métaux en lingots peuvent être coulés en lingots ou frappés en pièces. L'attribut déterminant du lingot est qu'il est évalué par sa masse et sa pureté plutôt que par sa valeur nominale en argent.

Une pièce de monnaie American Platinum Eagle bullion

De nombreuses nations frappent des pièces d'or, dont la plus célèbre est probablement l'or sud-africain Krugerrand. Bien que nominalement émis comme monnaie légale, la valeur nominale de ces pièces en tant que monnaie est bien inférieure à celle de leur valeur en lingots. Par exemple, les États-Unis monnayent une pièce d'or (l'American Gold Eagle) d'une valeur nominale de 50 $ contenant 1 once troy (31,1035 g) d'or. En janvier 2006, cette pièce valait environ 550 $ en lingots.

La frappe de pièces d'or par les gouvernements nationaux leur confère une valeur numismatique en plus de leur valeur en lingots, tout en certifiant leur pureté. Le niveau de pureté varie d'un pays à l'autre. Certaines pièces de monnaie en or, comme la feuille d'érable canadienne en or, sont disponibles à une pureté pouvant atteindre 99,99%. Notez que des lingots purs à 100% ne sont pas possibles, car la pureté absolue des métaux extraits et raffinés ne peut être approchée que de manière asymptotique.

L'une des plus grosses pièces de monnaie au monde est une pièce de 10 000 dollars australiens qui se compose d'un kilogramme (kg) d'or pur à 99,9%. Cependant, la Chine a produit des quantités limitées de pièces (moins de 20 pièces) qui dépassent 260 onces troy (8 kg) d'or.

Les pièces d'argent sont devenues populaires auprès des collectionneurs de pièces en raison de leur accessibilité relative. Contrairement à la plupart des émissions d'or et de platine, qui sont évaluées en fonction des marchés en vigueur, les émissions d'argent sont plus souvent considérées comme des objets de collection, bien plus élevées que leur valeur réelle en lingots.

Statut des métaux précieux

Lingots d'or de la Banque de Suède

Un métal donné est précieux si c'est rare. Si les processus d'extraction ou de raffinage s'améliorent ou si de nouveaux approvisionnements sont découverts et exploités, la valeur d'un tel métal diminue.

Un cas intéressant d'un métal précieux qui devient commun est celui de l'aluminium. C'est l'un des métaux les plus communs de la Terre, mais lors de sa première découverte, il était extrêmement difficile de se séparer de ses minerais. Pendant un certain temps, l'aluminium était considéré comme plus précieux que l'or, et des barres d'aluminium étaient exposées aux côtés des joyaux de la couronne française à l'Exposition Universelle (1855). Napoléon Bonaparte aurait utilisé des assiettes en aluminium pour ses invités les plus honorés au dîner. Son prix a cependant commencé à baisser et s'est effondré quand une méthode d'extraction facile, le procédé Hall-Héroult, a été découverte en 1886.

Alliages

Un alliage est une combinaison de deux éléments chimiques ou plus, dont au moins un est un métal, et où le matériau résultant a des propriétés métalliques. Des exemples d'alliages sont l'acier (fer et carbone), le laiton (cuivre et zinc), le bronze (cuivre et étain) et le duralumin (aluminium et cuivre). La substance métallique résultante a généralement des propriétés sensiblement différentes de celles de ses composants.

Un alliage à deux composants est appelé alliage binaire; un avec trois est un alliage ternaire; un avec quatre est un alliage quaternaire. Les alliages spécialement conçus pour des applications très exigeantes, comme les moteurs à réaction, peuvent contenir plus de dix éléments. Lorsqu'un alliage contient du mercure, il est appelé amalgame.

Un alliage "hérite" des caractéristiques des éléments dont il est fait, mais il est généralement conçu pour avoir des propriétés plus souhaitables que celles de ses composants. Par exemple, l'acier est plus résistant que le fer, l'un de ses principaux composants.

Contrairement aux métaux purs, la plupart des alliages n'ont pas de point de fusion net. Au lieu de cela, ils ont une plage de fusion dans laquelle le matériau devient un mélange de phases solide et liquide. La température à laquelle la fusion commence est appelée solidus, et celle à laquelle la fusion est terminée est appelée liquidus. Pour la plupart des paires d'éléments, cependant, il existe un rapport particulier qui a un seul point de fusion, et cela s'appelle un eutectique mélange.

En pratique, certains alliages portent le nom de leur constituant principal. Par exemple, l'or 14 carats (58%) est un alliage d'or avec d'autres éléments. De même, l'argent utilisé dans les bijoux et l'aluminium utilisé comme matériau de structure sont des alliages.

Astronomie

Dans l'usage spécialisé de l'astronomie et de l'astrophysique, le terme "métal" est souvent utilisé pour désigner tout élément autre que l'hydrogène ou l'hélium - il comprend des substances chimiquement non métalliques comme le néon, le fluor et l'oxygène. Étant donné que les températures des corps stellaires ne permettent pratiquement aucune matière solide ou liquide, et que peu de chimie normale peut exister à des températures qui rompent presque toutes les liaisons chimiques, le terme «métal» fait référence aux matériaux produits par un type de réaction nucléaire appelée procédé à triple hélium.

Les usages

En raison de leurs propriétés, les métaux ont un large éventail d'utilisations. Par exemple, en fonction de leur résistance et de leur dureté, de nombreux métaux et leurs alliages sont utilisés comme matériaux de structure pour les bâtiments, les ponts, les machines industrielles, les voies ferrées, les automobiles, les trains, les navires, les avions, les engins spatiaux, etc. Un certain nombre de métaux, tels que le platine et le palladium, sont de bons catalyseurs pour les réactions chimiques. Les métaux précieux, en particulier l'or et l'argent, sont utilisés dans les bijoux et les objets décoratifs. Les amalgames sont utilisés dans les obturations dentaires. Le cuivre, un métal abondant, est un très bon conducteur d'électricité et est largement utilisé pour le câblage électrique. Le tungstène, avec son point de fusion élevé, convient pour une utilisation dans les filaments des ampoules à incandescence. L'uranium et le plutonium sont des matières radioactives utilisées pour les armes nucléaires et les centrales nucléaires qui produisent de l'électricité. Dans les systèmes biologiques, les ions métalliques jouent un certain nombre de rôles importants, tels que les fonctions des enzymes, le transport de l'oxygène par l'hémoglobine (qui contient du fer) et la santé des os et des dents (qui ont besoin d'ions calcium).

Voir également

  • Tableau périodique, éléments du groupe principal
  • Métal de transition
  • Métal de transition interne
  • Travail des métaux
  • Lien métallique
  • Métallurgie

Vkontakte
Pinterest