Chimie des métaux : propriétés, histoire et impact économique et environnemental

Thèmes abordés

Chimie des métaux, histoire des métaux, impact économique et environnemental, propriétés, caractéristiques, température de fusion, densité des métaux, corrosion, conduction électrique, liaisons métalliques, théorie des bandes, oxydoréduction, conductivité thermique, sidérurgie, révolution industrielle, exploitation des métaux, pollution, recyclage, passivation

Résumé du document

Selon la définition du Larousse, les métaux sont des "éléments chimiques caractérisés par une forte conductivité thermique et électrique, un éclat particulier dit "éclat métallique", une aptitude à la déformation et une tendance marquée à former des cations". Les métaux constituent 77% des éléments connus du tableau périodique. Ils sont situés dans la partie centrale de celui-ci, les blocs s et d. Ce sont des éléments chimiques conducteurs d'électricités, de chaleur, réfléchissant la lumière. Ils sont malléables (se laissent modeler) et ductiles (capable de se déformer sans se rompre). On distingue les métaux par différentes propriétés physiques par exemple leur température de fusion, leur couleur (ils ont souvent un aspect brillant), leur densité (en général supérieure à deux).

Ils se caractérisent également par différentes propriétés chimiques comme la corrosion dans l'air, ou des propriétés magnétiques comme l'attraction ou non par un aimant. À noter que seuls le fer, le nickel et le cobalt (et leurs alliages) sont attirés par un aimant, les autres métaux, non. Ce principe est d'ailleurs utilisé dans l'industrie pour séparer le fer des autres métaux. Les métaux sont des éléments naturels trouvés dans le sol principalement sous forme de minerais ou sous forme de pépites. Parmi les métaux les plus utilisés, on trouve le fer, l'or, l'argent, le cuivre, le zinc et l'aluminium. Après cette présentation généraliste, nous allons entrer dans le vif du sujet en revenant tout d'abord sur l'ensemble des propriétés évoquées ci-dessus. Ensuite, nous évoquerons l'histoire des métaux, puis pour finir, leur impact économique et environnemental.

Extraits

[...] La répartition des bandes détermine la conductivité du matériau. On distingue deux types de bandes, les bandes permises (niveaux d'énergies autorisés) et les bandes interdites (valeurs interdites). Voici quelques bandes remarquables : - La bande de valence : C'est la bande où les électrons assurent la cohésion du cristal grâce à des liaisons de covalence. - La bande de conduction : C'est la bande dans laquelle les électrons libres vont assurer la conduction du courant. Les bandes d'énergies se remplissent selon la loi statistique de Fermi : tout cristal possède un niveau de Fermi, qui fixe, lorsque le matériau est à une température de zéro kelvin, le niveau d'énergie jusqu'où on trouve les électrons, c'est-à-dire le niveau occupé de plus haute énergie. [...]

[...] [...]

[...] Plus tard, le cuivre a été fondu, ce qui l'a rendu encore plus pratique à travailler. Les plus anciens vestiges de l'artisanat du cuivre (impliquant des fours à vent) sont iraniens et datent du Ve millénaire avant notre ère. Cependant, il est bon de noter que le phénomène est planétaire, car le cuivre est plutôt répandu et se trouve sur plusieurs continents. Par exemple, des objets en cuivre datant cette fois de ans av. J.-C. ont été retrouvés en Amérique du Nord. [...]

[...] Fe = Fe2+ + 2e- [...]

[...] Cette propriété des métaux leur permet d'être facilement réparés et recyclés. F. Alliage En mélangeant à l'état liquide un métal avec d'autres métaux ou éléments non métalliques, on forme un alliage (par exemple le bronze, mélange de cuivre et d'étain, nous y reviendrons dans la partie II). La réalisation d'alliages permet de modifier les propriétés physiques et chimiques des métaux initiaux. Par exemple, certains alliages durcissent le métal et le rendent le plus résistant, tout en diminuant sa température de fusion. [...]