Zinc

Propriétés

Propriétés physiques

Le zinc est un métal gris bleuté brillant. Lorsqu'il vient d'être coupé, le zinc a une couleur gris blanchâtre. S'il est exposé à l'air, il ne restera pas brillant longtemps. Son point de fusion est à 419,58 °C, son point d'ébullition à 907,0 °C, son point de refroidissement à -419,58 °C et son point de congélation à -907,0 °C. Cette température est inférieure à celle de la plupart des métaux de transition, mais supérieure à celle de l'étain ou du plomb. Il peut être fondu sur un fourneau de cuisine. Il bout à une température basse pour un métal. Il n'est pas magnétique. Lorsqu'on le chauffe un peu, il devient très flexible. S'il est chauffé davantage, il devient très cassant. Il s'allie facilement avec d'autres métaux.

Propriétés chimiques

Le zinc est un métal réactif. Il est à peu près aussi réactif que l'aluminium et plus réactif que la plupart des métaux les plus courants, tels que le fer, le cuivre, le nickel et le chrome. Il est moins réactif que le magnésium. Le zinc peut réagir avec les acides, les bases et les non-métaux. Il ne rouille cependant pas à l'air libre. Un revêtement d'oxyde et de carbonate de zinc se forme à la surface du zinc lorsqu'il est dans l'air. Ce revêtement arrête la corrosion. Les acides peuvent dissoudre cette couche et réagir avec le zinc métallique. Cette réaction du zinc avec un acide donne un sel de zinc(II) tel que le chlorure de zinc et l'hydrogène gazeux. Il s'agit d'une réaction chimique très courante. La réaction ci-dessous est la réaction avec l'acide chlorhydrique.

Zn + 2HCl → ZnCl2 + _H2

Le zinc peut brûler lorsqu'il est réduit en poudre ou en petits morceaux pour en faire de l'oxyde de zinc, une poudre blanche. La flamme est d'un bleu-vert vif.

2 Zn + O2 → 2 ZnO

L'oxyde de zinc peut se dissoudre dans les bases fortes. Cette réaction se produit dans certaines piles qui contiennent du zinc.

ZnO + _H2O + 2 OH- → Zn(OH)^42-.

Le zinc est un chalcophile. Cela signifie qu'il préfère réagir avec le soufre et les éléments situés en dessous de lui dans le tableau périodique plutôt qu'avec l'oxygène. C'est pourquoi le sulfure de zinc est le minerai de zinc le plus courant, et non l'oxyde de zinc.

Composés chimiques

Le zinc peut fabriquer des composés chimiques avec d'autres éléments. Ces composés chimiques ne se trouvent que dans un seul état d'oxydation : +2. Un composé +1 a été trouvé, mais il est difficile à fabriquer. Il n'y a pas d'autres états d'oxydation que +1 ou +2. La plupart de ces composés n'ont pas de couleur. S'ils ont une couleur, ce n'est pas le zinc qui donne la couleur.

Le chlorure de zinc est l'un des composés de zinc les plus courants. Ils sont assez peu réactifs. Ils sont un peu acides lorsqu'ils sont dissous dans l'eau. Ils produisent une flamme verte lorsqu'ils sont chauffés dans un feu.

D'autres composés de zinc le sont :

• Antimoniure de zinc, semi-conducteur gris
• Arsenide de zinc, semi-conducteur orange
• Le bromure de zinc, un bouclier contre les radiations
• Carbonate de zinc, minerai de zinc
• Fluorure de zinc
• L'hydroxyde de zinc, utilisé dans les bandages chirurgicaux
• L'iodure de zinc, utilisé pour les radiographies
• Le nitrate de zinc, utilisé comme mordant
• Oxyde de zinc, utilisé dans les écrans solaires
• Phosphate de zinc, utilisé en dentisterie
• Sulfate de zinc, utilisé dans les pigments
• Sulfure de zinc, minerai de zinc commun

La combustion du zinc

Où se trouve le zinc

On trouve cinq isotopes du zinc dans la nature. Le ^64Zn est l'isotope le plus courant, avec 48,63% du zinc présent dans la nature. Cet isotope a une demi-vie de 4,3x1018 ans. C'est si long que sa radioactivité peut être ignorée. De même, ⁷⁰
Le Zn (0,6 %), dont la demi-vie est de 1,3x1016 ans, est généralement considéré comme non radioactif. Les autres isotopes présents dans la nature sont ⁶⁶
Zn (28%), ⁶⁷
Zn (4%) et ⁶⁸
Zn (19%).

Le zinc ne se trouve pas sous forme de métal dans la croûte terrestre. On ne trouve le zinc que sous forme de composés de zinc. La sphalérite, un minéral composé de sulfure de zinc, est le principal minerai de zinc. Il y a très peu de zinc dans l'océan. Le minerai de zinc se trouve normalement avec les minerais de cuivre et de plomb.

Il existe d'autres minerais de zinc, tels que la smithsonite (carbonate de zinc) et un minéral de silicate de zinc. Ils sont moins courants.

La sphalérite, un minerai de zinc commun

Préparation

Le sulfure de zinc est concentré par flottation. Un détergent recueille le sulfure de zinc. Les impuretés coulent au fond et sont éliminées. Ensuite, le sulfure de zinc est chauffé à l'air pour produire de l'oxyde de zinc et du dioxyde de soufre.

2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2

Le dioxyde de soufre est oxydé en trioxyde de soufre.

2 SO2 + O2 → 2 SO3

Le trioxyde de soufre réagit avec l'oxyde de zinc pour produire du sulfate de zinc. Cela donne une forme soluble de zinc qui peut être davantage transformée.

SO3 + ZnO → ZnSO4

Le sulfate de zinc est purifié et électrolysé. Cette électrolyse produit de l'oxygène, du zinc et de l'acide sulfurique. On obtient ainsi un zinc pur, appelé "SHG" ou "special high grade".

2 ZnSO4 + 2 _H2O → 2 Zn + 2 _H2SO4 + O2

L'acide sulfurique est réutilisé à la place du trioxyde de soufre pour lixivier davantage d'oxyde de zinc.

L'oxyde de zinc peut également être réduit par le carbone en zinc métallique et en dioxyde de carbone à haute température. Il s'agit d'un procédé de haut fourneau similaire à la fabrication du fer.

2 ZnO + C → 2 Zn + _CO2

Cette forme de zinc est moins chère mais n'est pas pure.

Le zinc est le quatrième métal le plus répandu dans le monde. Environ 10 millions de tonnes sont fabriquées chaque année.

Utilise

Comme un métal

Le zinc est utilisé dans les piles électriques. La pile alcaline et la pile Leclanche sont celles qui utilisent le plus de zinc. Il s'oxyde et fournit des électrons pour le fonctionnement de la batterie.

Environ 59 % du zinc est utilisé pour la prévention de la corrosion, ce qui inclut la galvanisation. 47% du zinc mondial est utilisé pour la galvanisation. Elle sert à protéger un autre métal, généralement le fer, contre la rouille. Le revêtement de zinc se corrode à la place du fer. La couche de zinc peut être placée sur le métal de deux façons. Le métal peut être trempé dans un pot de zinc fondu. Le zinc peut également être déposé par électrolyse sur le métal. Le trempage dure plus longtemps, mais sa surface est inégale et certains pensent qu'elle n'est pas très belle. Il est également utilisé dans les bateaux à moteur et les pipelines pour ralentir la rouille. Le moteur d'un bateau à moteur comporte souvent une "balle" de zinc, qui se corrode facilement, mais qui aide les autres parties métalliques du moteur à rester exemptes de rouille.

Le zinc est utilisé dans les alliages. Le laiton est un alliage de cuivre et de zinc. Le laiton est l'alliage de zinc le plus courant. Le zinc peut former des alliages avec de nombreux autres métaux. Le zinc-aluminium est un alliage de zinc et d'aluminium, qui fait de bons roulements. Le bronze commercial contient du zinc. Parfois, le tellurure de cadmium réagit avec le zinc pour donner du tellurure de cadmium et de zinc, un semi-conducteur. Le nickel argent est un autre alliage de zinc.

Le zinc peut être utilisé dans les tuyaux d'un orgue à tuyaux. Un alliage d'étain et de plomb a été utilisé dans le passé. Le zinc est utilisé dans le penny américain, où il ne possède qu'une fine couche de cuivre. Le noyau est en zinc. Les anciens pennies étaient entièrement fabriqués en bronze.

Un mélange de poudre de zinc et de soufre peut être utilisé pour propulser un modèle réduit de fusée. Cette réaction produit du sulfure de zinc, de la chaleur, de la lumière et des gaz. La tôle de zinc est utilisée pour fabriquer des barres de zinc.

En tant que composés de zinc

Environ 1/4 du zinc est utilisé pour fabriquer des composés de zinc. L'oxyde de zinc peut être utilisé comme écran solaire ou comme pigment de peinture. L'oxyde de zinc est également un semi-conducteur. Le chlorure de zinc est utilisé pour préserver le bois afin qu'il ne pourrisse pas. Certains fongicides contiennent du zinc. Le sulfate de zinc est utilisé dans les teintures et les pigments. Le sulfure de zinc est utilisé dans les ampoules fluorescentes pour convertir la lumière ultraviolette en lumière visible.

En biologie

Les humains ont besoin d'un peu de zinc pour aider leur corps à bien fonctionner. S'ils ne consomment pas assez de zinc dans leur alimentation, ils peuvent souffrir d'une carence en minéraux. Près de deux milliards de personnes souffrent d'une carence en zinc. Une carence en zinc rend les infections plus faciles à attraper. Certaines personnes disent que lorsque nous avons un rhume, nous devrions prendre plus de zinc. D'autres disent que le zinc ne fait pas de différence. Il existe des médicaments que l'on peut utiliser lorsqu'on a un rhume. Les gens ajoutent de minuscules quantités de composés de zinc aux pilules de vitamines et aux céréales pour s'assurer qu'ils reçoivent suffisamment de zinc. La plupart des vitamines en comprimés individuels contiennent du zinc. Le zinc est présent dans au moins 100 enzymes. C'est le deuxième métal de transition le plus courant, après le fer. Le zinc est également utilisé par le cerveau. Le corps humain contient de 2 à 4 grammes de zinc. Une enzyme du zinc aide à éliminer le dioxyde de carbone du sang. Le blé contient beaucoup de zinc.

Un article galvanisé à chaud


Piles alcalines courantes. Ces piles contiennent une poudre de zinc gris-bleu au milieu de la pile.

Sécurité

De grandes quantités de zinc métallique sont toxiques. Il peut se dissoudre dans l'acide de l'estomac. Lorsque l'on consomme trop de zinc, les niveaux de cuivre et de fer diminuent dans l'organisme. Les composés de zinc peuvent être corrosifs dans l'estomac. Les composés de zinc mis dans le nez peuvent ruiner l'odorat.

Les ions de zinc sont très toxiques pour les poissons et de nombreuses choses qui vivent dans l'eau.