Zinc

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

Catégories :

Produit chimique facilement inflammable - Produit chimique dangereux pour l'environnement - Produit chimique qui réagit avec l'eau - Élément chimique - Métal de transition - Oligo-élément - Minéral - Écotoxicologie - Couverture (construction)

Définitions :

Médecine biologique, hématologie, néphrologie urologie - N. m. * zinc : de l'allemand Zink [zinc (o) -], relatif au zinc. De poids moléculaire 65, le zinc est divalent (Zn ++) et , dans le plasma et les hématies, il est fixé à des protéines.... (source : georges.dolisi.free)

Zinc

Cuivre ← Zinc → Gallium

—

↑

↓

Table complète • Table étendue

Informations générales

Nom, Symbole, Numéro

Zinc, Zn, 30

Série chimique

métaux de transition

Groupe, Période, Bloc

12, 4, d

Masse volumique

7, 134 g·cm^-3 (25 °C) ^[1]

2, 5

Gris-bleuté

7440-66-6 ^[2]

Propriétés atomiques

65, 409 ± 0, 004 u ^[1]

Rayon atomique (calc)

135 pm (142 pm)

Rayon de covalence

1, 22 ± 0, 04 Å ^[3]

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

Oxyde

amphotère

Structure cristalline

hexagonale

Propriétés physiques

État ordinaire

solide (diamagnétique)

Point de fusion

419, 527 °C (congélation) ^[4]

Point d'ébullition

907 °C ^[1]

Énergie de fusion

7, 322 kJ·mol^-1

Énergie de vaporisation

115, 3 kJ·mol^-1

Volume molaire

9, 16×10^-6 m³·mol^-1

Pression de vapeur

192, 2 Pa
à 419, 53 °C

Vitesse du son

3 700 m·s^-1 à 20 °C

Divers

Électronégativité (Pauling)

1, 65

Chaleur massique

390 J·kg^-1·K^-1

Conductivité électrique

16, 6×10⁶ S·m^-1

Conductivité thermique

116 W·m^-1·K^-1

Solubilité

sol. dans HCl ^[5]

Énergies d'ionisation^[1]

1^re : 9, 394199 eV

2^e : 17, 96439 eV

3^e : 39, 723 eV

4^e : 59, 4 eV

5^e : 82, 6 eV

6^e : 108 eV

7^e : 134 eV

8^e : 174 eV

9^e : 203 eV

10^e : 238 eV

11^e : 274 eV

12^e : 310, 8 eV

13^e : 419, 7 eV

14^e : 454 eV

15^e : 490 eV

16^e : 542 eV

17^e : 579 eV

18^e : 619 eV

19^e : 698 eV

20^e : 738 eV

21^e : 1 856 eV

Isotopes les plus stables

iso	AN	Période	MD	Ed	PD
iso	AN	Période	MD	MeV	PD
⁶⁴Zn	48, 268 %	>4, 3×10¹⁸ a	ε β⁺
⁶⁵Zn	{syn. }	244, 26 j	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, 631 %	>1, 3×10¹⁶ a	2β-

Précautions

Directive 67/548/EEC^[6]

Phrases R : 15, 17, 50/53,

Phrases S : (2), 43, 46, 60, 61,

Transport^[6]

X423

1436

423

1436

SGH^[7]

Danger H250, H260, H410,

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.

Origine de la découverte

Les Anciens qui connaissaient la calamine (minerai carbonaté de zinc) ne paraissent pas avoir utilisé le zinc comme métal isolé, toujours 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 VII^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 reduction de la calamine.

Lexicologie

Le mot persan zangâr : rouille ; vert-de-gris [Azagar, asugar, asingar, zingar, ziniar (vert-gris) ; d'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 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

Zinc, métal pur à 99, 995 %

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 constituée, 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 surtout d'hydroxyde et d'oxyde de zinc, produits pulvérulents le plus souvent peu adhérents et non protecteurs, quelquefois nommés rouille blanche.

Le zinc est une ressource non renouvelable.

Réactions chimiques courantes

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

$\mathrm{Zn+ Cuˆ{2+}\to Znˆ{2+}+Cu}$

Oligo-élément indispensable à l'homme

Article détaillé : Zinc (nutriment) .

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 patente en zinc est notée dans près d'un tiers de la population mondiale, en particulier en rapport avec des problèmes de sous-nutrition^[8]. Cependant, des données récentes tendent à démontrer qu'il peut y avoir dans les populations de pays riches un déficit en zinc^[9] lié une alimentation mal équilibrée. Ce déficit, même léger, a un impact sur certaines fonctions, comme le dispositif immunitaire^[10] responsable de la défense vis à vis de certaines infections. Ces déficits ont été documentés chez des enfants, mais également chez des personnes agées^[11], et peut se traduire par une sensibilité accrue à certaines infections bactériennes (pneumonie) ou virales (diarrhées, infections des voies respiratoires).

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 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, 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, outre 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 qui est le plus utilisé est le sulfure de zinc nommé blende ou sphalérite (ZnS). Le mot blende, désormais abandonné dans la littérature minéralogique, provient du mot allemand blenden : «éblouir, tromper». Ce sulfure — le plus commun 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 terme 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.

Environ 30% du zinc mondial provient du recyclage^[12].

Production de zinc

La production de zinc à partir de minerai (blende) est effectuée dans deux filières technologiques 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^[13] :

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^[14]. 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 sert à désigner le comptoir d'un bar.
Le zinc est un surnom pour désigner un avion ;
Le plombier-zingueur sert à désigner un plombier qui est aussi zingueur ;
«avoir du zinc dans la tête» : être pénible ;
Dézinguer : tuer.

Notes et références

(en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90^e éd. , Relié, 2804 p. (ISBN 978-1-420-09084-0)
Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
(en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, «Covalent radii revisited», dans Dalton Transactions, 2008, p. 2832 - 2838 [ lien DOI ]
Procès-verbaux du Comité international des poids et mesures, 78e session, 1989, pp. T1-T21 (et pp. T23-T42, version anglaise).
(en) Thomas R. Dulski, A manual for the chemical analysis of metals, vol. 25, ASTM International, 1996, 251 p. (ISBN 0803120664) [lire en ligne], p. 71
Entrée de «Zinc powder (pyrophoric)» dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la BGIA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 14 février 2010 (JavaScript indispensable)
Numéro index 030-001-00-1 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)
Lazzerini M, Effect of zinc supplementation on child mortality, Lancet, 2007; 370 :1194-1195
Sandstead HH et al. Zinc deficiency in Mexican American children : influence of zinc and other micronutrients on T cells, cytokines, and antiinflammatory plasma proteins Am J Clin Nutr 2008;88 :1067–73
Dardenne M, Zinc and immune function European Journal of Clinical Nutrition (2002) 56, Suppl 3, S20 – S23. doi :10.1038=sj. ejcn. 1601479
Meydani SN et al, Serum zinc and pneumonia in nursing home elderly Am J Clin Nutr 2007;86 :1167–73
Le recyclage du zinc, International Zinc Association. Consulté le 2008-11-28.
International Lead Zinc Study Group
London Metal Exchange

Liens externes

(fr) Informations de marché sur le site de la Conférence des Nations unies sur le commerce et le développement : description, qualité, secteurs d'utilisation, marché, filière, sociétés, techniques, prix, politiques économiues
(fr) Tableau périodique des éléments : Zn
(fr) Propriétés chimiques
(en) International Zinc Associationq
(en) Images de zinc sous différentes formes

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g¹⁶

g¹⁷

g¹⁸

Métalloïdes	Non-métaux	Halogènes	Gaz rares
Métaux alcalins	Métaux alcalino-terreux	Métaux de transition	Métaux pauvres
Lanthanides	Actinides	Superactinides	Éléments non classés

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