Zinc

Zinc
Cuivre ← Zinc → Gallium  ?     30 Zn                                                                                                                                                                                                                                           Zn Cd Table complète • Table étendue
Général
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
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	692,68 K
Température de vaporisation	1180 K
Énergie de fusion	7,322 kJ/mol
Énergie de vaporisation	115,3 kJ/mol
Volume molaire	9,16 ×10-6 m3/mol
Pression de la vapeur	192,2 Pa à 692,73 K (419,58 °C)
Vélocité 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 potentiel d'ionisation	906,4 kJ/mol
2e potentiel d'ionisation	1733,3 kJ/mol
3e potentiel d'ionisation	3833 kJ/mol
4e potentiel d'ionisation	5731 kJ/mol
5e potentiel d'ionisation	{{{potentiel_ionisation5}}} kJ/mol
6e potentiel d'ionisation	{{{potentiel_ionisation6}}} kJ/mol
7e potentiel d'ionisation	{{{potentiel_ionisation7}}} kJ/mol
8e potentiel d'ionisation	{{{potentiel_ionisation8}}} kJ/mol
9e potentiel d'ionisation	{{{potentiel_ionisation9}}} kJ/mol
10e potentiel 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 j ε 1,352 65Cu 66Zn 27,9% stable avec 36 neutrons 67Zn 4,1% stable avec 37 neutrons 68Zn 18,8% stable avec 38 neutrons 72Zn {syn. } 46,5 h β 0,458 72Ga
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le zinc est un élément chimique, de symbole Zn et de numéro atomique 30.

Origine de la découverte

Les Anciens qui connaissaient la calamine (minerai carbonaté de zinc) ne paraissent pas avoir utilisé le zinc comme 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 VIII^e 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

C'est l'alchimiste Paracelse qui lui donne ce nom, dérivé du mot Zinke en ancien allemand qui veut dire «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).

Exposé à l'air, il forme une mince couche d'oxyde imperméable, quelquefois appelée rouille blanche.

Réactions chimiques courantes

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

Oligo-élément indispensable à l'homme

Le zinc est contenu principalement 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,

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 quelquefois du zinc – consomment 19 % du zinc.

Les alliages de zinc, tel le zamac, 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 %.

Il est aussi utilisé en agriculture, comme apport d'oligo-élément, principalement en zone de sols fortement calcaires.

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

Des symptômes d'insuffisance apparaissent aussi sur la majorité 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 dans ce cas 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

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 du fer (blendes foncées)  : la marmatite, (Zn, Fe) S, contient jusqu'à de 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 désormais peu exploitée.

Autres minéraux plus rares :

• Franklinite : (Zn, Fe, Mn) (Fe, Mn) ₂O₄, spinelle ;
• Willemite : Zn₂SiO₄, nésosilicate ;
• Zincite  : ZnO.

Production de zinc

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

• 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^[1] :

• 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^[2]. 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, bien qu'il n'ait jamais été utilisé à cet effet.

• Le zinc est un surnom pour désigner un avion ;
• Le plombier-zingueur désigne un plombier ;
• «Tu as du zinc dans la tête» : être pénible ;
• Dézinguer : tuer.

Notes et références

Liens

(en) International Zinc Association

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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 13/11/2008.
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