MÉTAUX: HISTOIRE, PROPRIÉTÉS, TYPES, UTILISATIONS, EXEMPLES - CHIMIE - 2025

Les métaux sont formés par un groupe d'éléments qui sont situés sur le côté gauche, à l'exception de l'hydrogène non métallique, du tableau périodique. Les métaux constituent environ 75% des éléments chimiques, on peut donc dire qu'une grande partie de la nature est de nature métallique.

Les métaux que l'homme a d'abord traités dans la préhistoire étaient les suivants: l'or, l'argent, le cuivre, l'étain, le plomb et le fer. Cela était dû au fait qu'ils étaient dans leur état d'origine ou parce qu'ils étaient faciles à traiter pour créer des objets utiles.

Éléments métalliques de couleur bleue. Métalloïdes en vert et non-métaux en brun

Il semble magique que des tas de roches et de minéraux, des corps brillants et argentés puissent être extraits (avec certaines exceptions importantes et exceptionnelles). Tel est le cas de la bauxite et de l'aluminium, dont l'argile roche ce métal réduit est obtenu en feuilles ou papiers d'argent.

Les métaux sont le cadre des industries; son câblage, ses réacteurs, ses unités, ses conteneurs, tous d'une manière ou d'une autre sont constitués de métaux et de leurs alliages.

Les premières pièces de monnaie, armes, outils, armures ont été fabriquées avec des métaux, pour être ensuite utilisées dans la fabrication de véhicules, vélos, bateaux, avions, ordinateurs, entre autres objets essentiels de la vie moderne.

L'histoire

Âge du cuivre

Expansion métallurgique - Source: Metallurgical diffusion.svg sous licence Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International

En 9000 avant JC, les premiers objets en cuivre forgé ont été fabriqués au Proche-Orient, lorsque l'homme a découvert que le martelage du cuivre augmentait sa force et sa résistance, en l'utilisant pour fabriquer des couteaux. C'est l'âge du cuivre.

On a découvert que le cuivre pouvait être obtenu en chauffant des minéraux bleus, tels que la corvellite et la malachite (4000-3000 avant JC).

La période chalcolithique est une période de temps qui précède l'âge du bronze, correspondant à 5 000-3 000 avant JC. L'homme a commencé à expérimenter la fusion et la fusion du cuivre, afin d'obtenir du cuivre forgé à partir d'oxyde de cuivre.

Âge du bronze (3000 à 1500 avant JC)

Matériaux de l'âge du bronze - Source: Gaguilella sous la licence Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International.

L'homme a probablement accidentellement commencé à fabriquer des alliages, d'abord de cuivre et d'arsenic, et plus tard avec du cuivre et de l'étain, pour obtenir du bronze au Proche-Orient.

Les articles en bronze, correspondant à cette époque, contenaient 87% de cuivre, 11% d'étain et de petites quantités de fer, d'arsenic, de nickel, de plomb et d'antimoine.

Âge du fer (700 avant JC)

L'homme a utilisé son expérience dans la production de cuivre forgé pour la production de fer forgé au Proche-Orient. Au cours de cette même période, la granulation de poudre étrusque a eu lieu, en Italie.

La plus ancienne production connue d'acier, un alliage de fer et de carbone, s'est manifestée par des morceaux de métal sur un site archéologique en Anatolie (1800 avant JC)

Vers 1122 après JC, à une date et un lieu inconnus, la fonte fut introduite. En 1440, la Grande Cloche de Pékin, en Chine, fut produite. Près de trois siècles plus tard, en 1709 après JC, le fer fondu est produit en utilisant du coke comme combustible.

En 1779, la fonte était utilisée en Angleterre comme matériau architectural. En 1855, Henry Bessenir utilise la fonte brute comme matière première pour obtenir de l'acier doux. L'anglais Clark and Wood (1872) a breveté un alliage, actuellement considéré comme de l'acier inoxydable.

Propriétés physiques des métaux

Le bronze de ces anciennes cloches démontre l'utilité des métaux à des fins ornementales ou religieuses. Source: Pxhere.

Parmi certaines propriétés physiques des métaux, nous avons:

-Les métaux ont un aspect brillant et sont capables de réfléchir la lumière.

-En général, ce sont de bons conducteurs d'électricité et de chaleur.

-Ils ont des points de fusion et d'ébullition élevés.

-Ils sont malléables, c'est-à-dire qu'ils peuvent être martelés pour produire des feuilles minces.

-Ils sont ductiles, avec eux vous pouvez fabriquer des fils ou des fibres de très petit diamètre.

-Ils sont présentés à l'état solide, à l'exception du mercure, qui est liquide à température ambiante, et du gallium, qui fond simplement en le serrant entre vos mains. Dans l'image suivante, vous pouvez voir un conteneur de mercure:

-Ils sont des corps opaques, leurs fines feuilles ne sont pas traversées par la lumière.

-Ils sont très durs, sauf pour le sodium et le potassium, qui peuvent être coupés au couteau.

-Ils ont une densité élevée, l'osmium et l'iridium ayant la densité la plus élevée et le lithium ayant la densité la plus faible.

Propriétés chimiques des métaux

Parmi certaines des propriétés chimiques des métaux, nous avons:

-Ils ont tendance à perdre des électrons et à former des cations métalliques, M ^{n +}, où n indique leur nombre d'oxydation, qui ne coïncide que pour les métaux alcalins et alcalino-terreux avec leur nombre de valence.

-Ses électronégativités sont faibles.

-Ils se corrodent et subissent des dommages par oxydation.

-Formage d'oxydes basiques lors de la réaction avec l'oxygène. Ces oxydes, lorsqu'ils sont combinés avec de l'eau, forment des hydroxydes métalliques. Les oxydes métalliques réagissent avec les acides pour former des sels et de l'eau.

-Ils sont de bons agents réducteurs, car ils abandonnent leurs électrons.

Types de métaux

Les métaux sont classés comme suit: alcalins, alcalino-terreux, post-transitionnels, transitoires et les terres dites rares.

Métaux alcalins

Ils ne sont généralement pas trouvés libres dans la nature car ils s'oxydent facilement. Ils ont un suborbital s ¹ dans leur coquille orbitale externe, ils ont donc un état d'oxydation +1. Ce sont des métaux qui réagissent de manière exothermique avec l'eau et sont fortement réducteurs.

Métaux alcalino-terreux

Ce sont des métaux malléables et ductiles. Les atomes des éléments de ce groupe ont une configuration s ², ils peuvent donc céder deux électrons et leur état d'oxydation est +2. À l'exception du béryllium, ils sont oxydables à l'air.

Métaux post-transitionnels

Ce sont des métaux du bloc dit p, situé entre les métaux de transition et les métalloïdes dans le tableau périodique.

Les éléments du groupe 3 ont les états d'oxydation +1 et +3 comme les plus courants, bien que l'aluminium n'ait que l'état d'oxydation +3. Certains métaux post-transitionnels font également partie des groupes 14 et 15.

Métaux de transition d

Ils forment un groupe qui se trouve entre les éléments formant une base et les éléments formant l'acide. Les orbitales atomiques d et f sont incomplètes et se remplissent. Bien que le terme métaux de transition se réfère aux métaux de transition d.

Les métaux de transition ont plus d'un état d'oxydation. Ils ont des points de fusion et d'ébullition plus élevés que les autres groupes de métaux. Les métaux de transition sont un groupe de métaux très hétérogène qui comprend, entre autres, le fer, le chrome, l'argent, etc.

Terres rares

Minerai de terre rare

Ce groupe de métaux est constitué des éléments scandium et yttrium et des éléments de la série des lanthanides et actinides. Le terme «terres rares» fait référence au fait qu'elles ne se trouvent pas dans la nature à l'état pur et sont attaquables par les acides.

Applications

Métaux alcalins

Le lithium est utilisé comme moyen de transfert de chaleur dans certains réacteurs nucléaires. Il est utilisé dans certaines piles sèches et accumulateurs légers. Le chlorure de lithium et le bromure de lithium sont des composés hygroscopiques utilisés dans les procédés industriels de séchage et de climatisation.

Le sodium est utilisé dans la métallurgie des métaux, tels que le titane et le zirconium. Il est utilisé dans l'éclairage public des lampes à arc au sodium. Le chlorure de sodium (NaCl) est utilisé comme arôme alimentaire et pour la conservation de la viande.

Métaux alcalino-terreux

Le magnésium était utilisé dans la photographie comme flash et dans les feux d'artifice. Le baryum est un composant des alliages qui sont utilisés dans les bougies d'allumage en raison de la facilité de l'élément à émettre des électrons. Les sels de baryum sont utilisés pour limiter les dommages causés par les rayons X aux plaques du tractus gastro-intestinal.

Le calcium est utilisé pour éliminer les impuretés dissoutes dans les métaux fondus et dans l'élimination des gaz résiduaires dans des tubes à vide. Il fait partie du plâtre, un matériau utilisé dans la construction et dans le traitement des fractures osseuses.

Métaux post-transitionnels

L'aluminium parce que c'est un métal léger est utilisé dans la construction d'avions et de navires. Il est également utilisé dans la production de nombreux ustensiles de cuisine. Il est utilisé comme matière première dans la fabrication de déodorants qui limitent la transpiration.

Le gallium est utilisé dans les transistors et les thermomètres à haute température. L'isotope ⁶⁷ Ga est utilisé en médecine pour traiter certains mélanomes. Le plomb est utilisé dans la construction de batteries et dans la protection contre les rayonnements ionisants.

Métaux de transition

Le cuivre est utilisé dans les tuyaux d'alimentation en eau, les réfrigérateurs et les systèmes de climatisation. Il est également utilisé dans le cadre du mécanisme de dissipation thermique des ordinateurs. Il est utilisé dans la conduction du courant électrique, dans les électroaimants et dans la coloration des verres.

Le nickel est utilisé pour fabriquer de l'acier inoxydable, ainsi que pour les cordes de guitare et les piles rechargeables. Il est également utilisé en galvanoplastie dans la protection des métaux. Il est utilisé dans les alliages présents dans les pièces de véhicules, telles que les soupapes, les roulements et les freins.

Le nickel a longtemps été utilisé dans la fabrication de pièces de monnaie.

Le zinc est utilisé pour protéger les métaux contre la corrosion, dans la production de laiton. L'oxyde de zinc et le sulfate de zinc sont utilisés dans la fabrication des feuilles utilisées dans les toits, les gouttières et les descentes pluviales.

Le chrome est utilisé pour protéger les métaux contre la corrosion et leur donne de la brillance. Il est utilisé comme catalyseur dans la réaction de synthèse de l'ammoniac (NH ₃). L'oxyde de chrome est utilisé pour protéger le bois.

Terres rares

Le scandium est utilisé dans les alliages avec l'aluminium pour les composants aérospatiaux. C'est un additif dans les lampes à vapeur de mercure.

Le lanthane est utilisé dans les verres à indice de réfraction élevé résistant aux alcalis. De plus, il est utilisé dans la fabrication d'objectifs de caméra et comme catalyseur de craquage catalytique pour les raffineries de pétrole.

Le cérium est utilisé comme agent oxydant chimique. De plus, il est utilisé pour fournir une coloration jaune dans le verre et la céramique, ainsi qu'un catalyseur pour les fours autonettoyants.

Exemples d'éléments métalliques

Alcalin

Sodium (Na), potassium (K), césium (Cs), lithium (Li) et rubidium (Ru).

Alcalino-terreux

Béryllium (Be), magnésium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), baryum (Ba) et radium (Ra).

Post-transitionnel

Aluminium (Al), gallium (Ga), indium (In), thallium (Tl), étain (Sn) et plomb (Pb).

De transition

Titane (Ti), Vanadium (V), Chrome (Cr), Manganèse (Mn), Fer (Fe), Cobalt (Co), Nickel (Ni), Cuivre (Cu), Zinc (Zn), Zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdène (Mo), palladium (Pd), argent (Ag), tungstène (W), rhénium (Re), osmium (Os), iridium (Ir), Platine (Pt), Or (Au) et Mercure (Hg).

Terres rares

Scandium (Sc), yttrium (Y), lanthane (La), cérium (Ce), praséodyme (Pr), néodyme (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), holmium (Ho), l'erbium (Er), le thulium (Tm), l'ytterbium (Yb) et le lutétium (Lu).

Références

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5. Jonathan Maes. (2019). 18 Différents types de métaux (faits et utilisations). Récupéré de: makeitfrommetal.com