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Etain – Propriétés – Prix – Applications – Production

Étain-propriétés-prix-application-production

À propos de l’Étain

L’étain est un métal post-transition du groupe 14 du tableau périodique. Il est obtenu principalement à partir de la cassitérite minérale, qui contient du dioxyde d’étain. Le premier alliage utilisé à grande échelle était le bronze, composé d’étain et de cuivre, dès 3000 av.

Résumé

Élément Étain
Numéro atomique 50
Catégorie d’élément Pauvre métal
Phase à STP Solide
Densité 7,31 g/cm3
Résistance à la traction ultime 220 MPa
Limite d’élasticité N / A
Module de Young 50 GPa
Échelle de Mohs 1,65
Dureté Brinell 50 MPa
Dureté Vickers N / A
Point de fusion 231,93°C
Point d’ébullition 2602°C
Conductivité thermique 67W/mK
Coefficient de dilatation thermique 22 µm/mK
Chaleur spécifique 0,227 J/g·K
Température de fusion 7 029 kJ/mol
Chaleur de vaporisation 295,8 kJ/mol
Résistivité électrique [nanoohmmètre] 115
Susceptibilité magnétique +3.1e-6cm^3/mol


Applications de l’Étain

La principale application de l’étain est la fabrication de fer-blanc (tôle d’acier revêtue d’étain), qui représente environ 40 % de la consommation mondiale totale d’étain. L’étain adhère facilement au fer et à l’acier pour prévenir la corrosion. Les récipients en acier étamé sont largement utilisés pour la conservation des aliments, ce qui constitue une grande partie du marché de l’étain métallique. L’étamage est le processus de revêtement mince de feuilles de fer forgé ou d’acier avec de l’étain, et le produit résultant est connu sous le nom de fer-blanc. Le terme est également largement utilisé pour les différents processus de revêtement d’un métal avec de la soudure avant le soudage. Il existe deux procédés d’étamage des plaques noires : le trempage à chaud et la galvanoplastie.


Production et prix de l’Étain

Les prix des matières premières changent quotidiennement. Ils dépendent principalement de l’offre, de la demande et des prix de l’énergie. En 2019, les prix de l’étain pur se situaient autour de 80 $/kg.

La Chine était le leader mondial de la production d’étain au début du XXIe siècle, représentant près de la moitié de toute la production ; L’Indonésie, le Pérou et la Bolivie étaient également les principaux producteurs. L’étain est produit par réduction carbothermique du minerai d’oxyde avec du carbone ou du coke. Le four à réverbère et le four électrique peuvent être utilisés. En 2006, la production mondiale totale des mines d’étain était de 321 000 tonnes et la production des fonderies était de 340 000 tonnes. De son niveau de production de 186 300 tonnes en 1991, là où il avait oscillé pendant les décennies précédentes, la production d’étain a augmenté de 89 % pour atteindre 351 800 tonnes en 2005.

Tin-tableau périodique

Source : www.luciteria.com

Propriétés mécaniques de l’Étain

Étain-propriétés-mécaniques-résistance-dureté-structure cristalline

Force de l’Étain

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine. La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique.

Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence.

Voir aussi: Résistance des matériaux

Résistance à la traction ultime de l’Étain

La résistance à la traction ultime de l’étain est de 220 MPa.

Limite d’élasticité de l’Étain

La limite d’élasticité de l’étain  est N/A.

Module de Young de l’Étain

Le module de Young de l’étain est N/A.

Dureté de l’Étain

En science des matériaux, la dureté est la capacité à résister à l’indentation de surface (déformation plastique localisée) et  aux rayuresLe test de dureté Brinell est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un pénétrateur sphérique dur est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

La dureté Brinell de l’étain est d’environ 50 MPa.

La méthode d’essai de dureté Vickers a été développée par Robert L. Smith et George E. Sandland chez Vickers Ltd comme alternative à la méthode Brinell pour mesurer la dureté des matériaux. La méthode d’essai de dureté Vickers peut également être utilisée comme méthode d’essai de microdureté, qui est principalement utilisée pour les petites pièces, les sections minces ou les travaux en profondeur.

La dureté Vickers de l’étain est d’environ N/A.

La dureté à la rayure est la mesure de la résistance d’un échantillon à la déformation plastique permanente due au frottement d’un objet pointu. L’échelle la plus courante pour ce test qualitatif est l’échelle de Mohs, qui est utilisée en minéralogie. L’échelle de Mohs de dureté minérale est basée sur la capacité d’un échantillon naturel de minéral à rayer visiblement un autre minéral.

L’étain a une dureté d’environ 1,65.

Voir aussi: Dureté des matériaux

Étain – Structure cristalline

Une structure cristalline possible de l’ étain est une structure tétragonale centrée sur le corps.

structures cristallines - FCC, BCC, HCP

Dans les métaux et dans de nombreux autres solides, les atomes sont disposés en réseaux réguliers appelés cristaux. Un réseau cristallin est un motif répétitif de points mathématiques qui s’étend dans tout l’espace. Les forces de la liaison chimique provoquent cette répétition. C’est ce motif répété qui contrôle les propriétés telles que la résistance, la ductilité, la densité, la conductivité (propriété de conduire ou de transmettre la chaleur, l’électricité, etc.) et la forme. Il existe 14 types généraux de ces modèles connus sous le nom de réseaux de Bravais.

Voir aussi: Structure cristalline des matériaux

Structure cristalline de l’Étain
La structure cristalline de l'étain est : tétragonale centrée sur le corps

Force des éléments

Élasticité des éléments

Dureté des éléments

Propriétés thermiques de l’Étain

Étain-point de fusion-conductivité-propriétés-thermiques

Étain – Point de fusion et point d’ébullition

Le point de fusion de l’étain est de 231,93°C.

Le point d’ébullition de l’étain est de 2602°C.

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard.

Étain – Conductivité thermique

La conductivité thermique de l’ étain est de 67  W/(m·K).

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la conductivité thermique, k (ou λ), mesurée en W/mK. C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par  conduction. Notez que la loi de Fourier s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

Coefficient de dilatation thermique de l’Étain

Le coefficient de dilatation thermique linéaire de l’ étain est  de 22 µm/(m·K)

La dilatation thermique est généralement la tendance de la matière à changer ses dimensions en réponse à un changement de température. Il est généralement exprimé sous la forme d’un changement fractionnaire de longueur ou de volume par unité de changement de température.

Étain – Chaleur spécifique, chaleur latente de fusion, chaleur latente de vaporisation

La chaleur spécifique de l’étain est de 0,227 J/g K.

La capacité calorifique est une propriété extensive de la matière, c’est-à-dire qu’elle est proportionnelle à la taille du système. La capacité thermique C a l’unité d’énergie par degré ou d’énergie par kelvin. Lors de l’expression du même phénomène en tant que propriété intensive, la capacité thermique est divisée par la quantité de substance, de masse ou de volume, ainsi la quantité est indépendante de la taille ou de l’étendue de l’échantillon.

La chaleur latente de fusion de l’étain est de 7,029 kJ/mol.

La chaleur latente de vaporisation de l’étain est de 295,8 kJ/mol.

La chaleur latente est la quantité de chaleur ajoutée ou retirée d’une substance pour produire un changement de phase. Cette énergie décompose les forces attractives intermoléculaires, et doit également fournir l’énergie nécessaire pour dilater le gaz (le pΔV travail). Lorsque la chaleur latente est ajoutée, aucun changement de température ne se produit. L’enthalpie de vaporisation est fonction de la pression à laquelle cette transformation a lieu.

Point de fusion des éléments

Tableau périodique des éléments - point de fusion

Conductivité thermique des éléments

Tableau périodique des éléments - conductivité thermique

Dilatation thermique des éléments

Tableau périodique des éléments - dilatation thermique

Capacité calorifique des éléments

Tableau périodique des éléments - capacité calorifique

Chaleur de fusion des éléments

Tableau périodique des éléments - fusion par chaleur latente

Chaleur de vaporisation des éléments

Tableau périodique des éléments - vaporisation de la chaleur latente

Étain – Résistivité électrique – Susceptibilité magnétique

Étain-résistivité-électrique-susceptibilité-magnétique

La propriété électrique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ électrique appliqué. L’une des principales caractéristiques des matériaux est leur capacité (ou leur incapacité) à conduire le courant électrique. En effet, les matériaux sont classés selon cette propriété, c’est-à-dire qu’ils sont divisés en conducteurs, semi-conducteurs et non-conducteurs.

Voir aussi: Propriétés électriques

La propriété magnétique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ magnétique appliqué. Les propriétés magnétiques macroscopiques d’un matériau sont une conséquence des interactions entre un champ magnétique extérieur et les moments dipolaires magnétiques des atomes qui le constituent. Différents matériaux réagissent différemment à l’application du champ magnétique.

Voir aussi: Propriétés magnétiques

Résistivité électrique de l’Étain

La résistivité électrique de l’étain est de 115 nΩ⋅m.

La conductivité électrique et son inverse, la résistivité électrique, est une propriété fondamentale d’un matériau qui quantifie la manière dont l’étain conduit le flux de courant électrique. La conductivité électrique ou conductance spécifique est l’inverse de la résistivité électrique.

Susceptibilité magnétique de l’Étain

La susceptibilité magnétique de l’étain est de +3,1e-6 cm^3/mol.

En électromagnétisme, la susceptibilité magnétique est la mesure de l’aimantation d’une substance. La susceptibilité magnétique est un facteur de proportionnalité sans dimension qui indique le degré d’aimantation de l’étain en réponse à un champ magnétique appliqué.

Résistivité électrique des éléments

Tableau périodique des éléments - résistivité électrique

Susceptibilité magnétique des éléments

Application et prix des autres éléments

Étain - Comparaison des propriétés et des prix

Tableau périodique en résolution 8K

Autres propriétés de l’Étain