Le zinc.

Le zinc est l’élément chimique de numéro atomique 30 et de symbole Zn. Le corps simple zinc est un métal.


Le zinc est par certains aspects semblable au magnésium dans la mesure où son état d’oxydation courant est +2, donnant un cation de taille comparable à celle de Mg2+. C’est le 24e élément le plus abondant dans l’écorce  terrestre. Il possède cinq isotopes naturels stables.

Le zinc est un élément du groupe 12 et de la période 4. Stricto sensu, c’est un métal pauvre, qui ne répond pas à la définition des éléments de transition par l’IUPAC ; en pratique cependant, il est très souvent assimilé aux métaux de transition dans les manuels et de très nombreux ouvrages. Il fait partie du « groupe du zinc », ou groupe IIB, qui comprend, par numéro atomique croissant, 30Zn, 48Cd et 80Hg, éléments caractérisés par deux électrons sur la sous-couche s au-delà d’une sous-couche d complète. La configuration électronique du zinc est [Ar] 3d10 4s2. Zinc et cadmium Cd sont des métaux électropositifs assez semblables, alors que le mercure Hg présente une réactivité encore plus faible et un caractère métallique encore plus noble. Pour les chimistes, le groupe du zinc se distingue nettement des alcalino-terreux, avec des métaux insolubles dans l’eau, ayant des points de fusion et d’ébullition assez bas, de faibles rayons ioniques, et ayant tendance à former des complexes.

Dans le milieu naturel, le zinc est environ 600 fois plus abondant que le cadmium, environ 1 500 fois plus abondant que le mercure.

Peinture au zinc, entier postal, Inde.

Les minéralogistes considèrent l’espèce minérale, le corps simple ou « métal au sens moderne » connu avant l’Antiquité. Le zinc cassant à température ambiante et qui s’oxyde facilement n’a jamais été considéré comme un « métal antique ». De plus, il n’avait pas grand intérêt directement. De manière pratique, les métallurgistes de l’Antiquité employaient ses minerais mélangés à d’autres minerais de cuivre et/ou d’étain qui permettaient de fabriquer divers laitons et/ou des bronzes ou airains sophistiqués.

Les Anciens qui connaissaient la cadmeia (en grec ancien : καδμεία), petra cadmeïana ou pierre cadméenne, la cadmia déjà extraite dans les mines de la cité thébaine, dénommée en français du XVIIIe siècle la « cadmie », pierre calaminaire ou « calamine », un minéral ou minerai carbonaté de zinc, paraissent avoir connu le corps simple zinc obtenu dans des conditions strictement réductrices. Homère cite ce composant du laiton, et, des idoles principalement à base de zinc probablement mises en forme à chaud ne sont pas inconnues aux temps homériques en Grèce continentale ou îlienne. Il existe aussi des bracelets remplis de zinc, par exemple ceux découverts sur l’île de Rhodes dans l’antique cité de Camiros ou Cadmeiros détruite au ve siècle av. J.-C., ce qui a permis de donner une estimation bornée sur la période de leur fabrication.

La métallurgie indienne produit abondamment du zinc purifié dès le XIIe siècle, à partir de carbonate de zinc et de matières organiques réductrices, comme de la laine usagée. Les marchands arabes, en contact avec les Indiens du Nord l’exportent vers l’Occident et l’Orient. L’Indonésie, puis la Chine semblent en fabriquer de même qualité respectivement un et deux siècles plus tard. Les navigateurs portugais cassent le monopole des caravaniers ou navigateurs arabes. Ils sont bientôt concurrencés par les compagnies hollandaises.

Ce corps simple, autrefois confondu parfois avec de mauvaises variétés d’étain, mais permettant la fabrication directe des laitons, est présenté dans le « livre des forges » de Georgius Agricola qui l’observe fondu près des mines de Silésie en 1546, comme il semble aussi apparaître dans les écrits abscons de Basile Valentin, vers 1650. Il faut attendre en 1695 la préparation publique du zinc à partir de la calamine ou carbonate de zinc, ou à défaut la blende, par le chimiste batave Guillaume Homberg, professeur de chimie du généreux futur duc d’Orléans, et futur régent Philippe. Au xviie siècle, la plupart des bronzes d’art sont des « bronzes au zinc », en réalité des bronzes fortement cuivrés avec plus de zinc que d’étain ou de plomb11. Le métal zinc favorisant le coulage dans des moules est souvent présent, mais en faible quantité, dans les objets d’art obtenu par moulage.

L’industrie du zinc se développe progressivement du milieu du XVIIIe siècle à 1820, où il existe une véritable industrie du zinc. La première fonderie de zinc, procédant par réduction d’oxyde de zinc à l’abri de l’air, est installée par Andreas Margraff entre 1746 et 1749. Les métallurgistes anglais investissent dans la production du zinc, à l’exemple de William Champion fabricant de laitons. Le chimiste liégeois Jean-Jacques Dony perfectionne avant 1810 les procédés à l’usine de la Vieille-Montagne près de Liège.

Le métal zinc est utilisé comme anode dans les premières piles à empilement métallique, par exemple les piles voltaïques au début du XIXe siècle. Les premiers alliages de zinc, plomb et étain sous pression sont mis au point entre 1804 et 1814 : ils permettent d’obtenir des caractères d’imprimerie plus résistants.

Le chimiste britannique Edward Frankland découvre les premiers composés organométalliques à base de zinc (à liaison C – Zn) vers 1850, en appliquant et maîtrisant des techniques de chauffage à reflux et de distillation sous vide ou atmosphère inerte.

L’utilisation du zinc pour le zincage du fer par bain liquide de Zn fondu ou par galvanisation (dépôts d’électrolyse), comme matériau en feuille ou plaque de couverture ou pour système d’évacuation d’eaux de pluie, a permis l’essor de l’architecture de fer, ainsi les halles centrales de Paris, le palais de l’industrie, les nombreux théâtres et gares monumentales de chemin de fer entre 1860 et 1880. Encore dans les années 1980, la moitié du zinc employé dans le monde servait à protéger le fer, aisément dégradé par la corrosion. La recherche sur les alliages de zinc sous pression se poursuit durant l’entre-deux-guerres et débouchent sur des applications  industrielles massives.

L’adjectif zincifère qualifie un corps ou une matière qui contiennent du zinc de manière significative, par exemple un minerai zincifère, un sol zincifère. Le zinc est une ressource non renouvelable. Le zingueur, souvent un couvreur-zingueur dans le secteur du bâtiment est l’ouvrier qui manipule et façonne à la bonne mesure les feuilles ou plaques de zinc. Il taille ou coupe avec une pince coupante, maintient avec une pince large, plie à la plieuse ou à la presse-plieuse lourde, martèle ou façonne, met en forme et soude, adapte ces montages à un support plan léger, par exemple sur les tasseaux en bois, en fixant avec des crampons sur rails ou par des lamelles chevauchantes, avec le moins de clous possibles pour éviter les contraintes de dilatation. Le plombier-zingueur désigne un plombier qui est  également zingueur, la zinguerie désigne l’ensemble des activités concernant le zinc.

Le minerai qui est le plus utilisé est à base de sulfure de zinc appelé sphalérite ou autrefois blende (ZnS). Ce mot de mineur blende est désormais abandonné par la littérature minéralogique. Ce sulfure — le plus répandu 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 ZnS β 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, par ailleurs impropre en minéralogie, ont été rassemblées la smithsonite (carbonate de zinc : ZnCO3) et l’hémimorphite (silicate de zinc : Zn4Si2O7(OH) 2, H2O), mais aussi l’hydrozincite Zn5(CO3)2(OH), autrefois parfois dénommée zinconise, ou des willemites hydratée ou altérée. Les deux premiers minéraux peuvent être associés. Si historiquement la calamine fut utilisée au début du développement industriel de ce métal, elle est maintenant peu exploitée.

Parmi la soixantaine de minéraux, plus rares, autrefois recherchés ou aujourd’hui moins facilement exploitables par leurs minerais, citons la franklinite (Zn, Fe, Mn)(Fe, Mn)2O4, de structure spinelle, la willemite Zn2SiO4 ou 2(ZnO) . SiO2 un nésosilicate, la zincite ou oxyde de zinc ZnO, encore dénommée « zinc rouge ».

Il reste le sulfate naturel de zinc zincosite, les  carbonates minrecordite, aurichalcite et claraïte, les phosphates hopéite et tarbuttite, les arséniates adamite, austinite, legrandite, leiteite, stranskiite, tsumcorite et warikahnite, le silicate hodgkinsonite, le sulfure kësterite, voire les cuivres gris…

Ce sont des gisements d’origines magmatiques, dits primaires ou bien sédimentaires, dits secondaires. Les minerais de zinc sont souvent associés à ceux de plomb, de cuivre, de fer. Les principaux gisements de minerais de zinc se situent en Chine et en Australie.

Usine de zinc, entier postal, Bulgarie.

En 1990, les gisements exploités se situaient également au Pérou, aux États-Unis (notamment la mine de Red Dog en Alaska), au Canada, au Mexique, en Russie (CEI), en République Démocratique du Congo, au Zimbabwe et en Afrique du Sud, au Japon, au Maroc, en Espagne, en Irlande, en Suède, en Suisse, en Pologne et dans les Balkans, comme en Bulgarie. Leurs teneurs minimales étaient de 40 kg par tonne.

Au XIXe siècle, les minerais de zinc, à base de carbonates de zinc ou de blende, encore dénommée autrefois « fausse galène », était considérés comme abondants en Europe, notamment en Angleterre, en Allemagne et en Belgique, en particulier entre Liège et Aix-La-Chapelle, en Haute-Silésie, mais aussi en France dans le département du Lot ou au sud des Cévennes, dans le département du Gard.

Source : Wikipédia.

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