Plomb – Propriétés – Prix – Applications – Production

properties-price-application-production.png » alt= »Lead-properties-price-application-production » width= »500″ height= »500″ />

À propos du Plomb

Le plomb est un métal lourd plus dense que la plupart des matériaux courants. Le plomb est mou et malléable, et a un point de fusion relativement bas. Le plomb est largement utilisé comme écran gamma. Le principal avantage du blindage en plomb réside dans sa compacité en raison de sa densité plus élevée. Le plomb a le numéro atomique le plus élevé de tous les éléments stables et conclut trois chaînes de désintégration majeures d’éléments plus lourds.

Sommaire

Élément	Plomb
Numéro atomique	82
Catégorie d’élément	Pauvre métal
Phase à STP	Solide
Densité	11,34 g/cm3
Résistance à la traction ultime	17 MPa
Limite d’élasticité	5,5 MPa
Module de Young	16 GPa
Échelle de Mohs	1,5
Dureté Brinell	38 MPa
Dureté Vickers	N / A
Point de fusion	327,5°C
Point d’ébullition	1740°C
Conductivité thermique	35W/mK
Coefficient de dilatation thermique	28,9 µm/mK
Chaleur spécifique	0,13 J/g·K
Température de fusion	4 799 kJ/mol
Chaleur de vaporisation	177,7 kJ/mol
Résistivité électrique [nanoohmmètre]	208
Susceptibilité magnétique	−23e-6cm^3/mol

Applications du Plomb

Le plomb métallique possède plusieurs propriétés mécaniques utiles, notamment une densité élevée, un point de fusion bas, une ductilité et une inertie relative. Le plomb est largement utilisé pour les batteries de voiture, les pigments, les munitions, les gaines de câbles, les poids de levage, les ceintures de poids pour la plongée, le verre au cristal au plomb, la radioprotection et dans certaines soudures. La plus grande utilisation de plomb au début du 21e siècle concerne les batteries au plomb-acide. Le plomb des batteries ne subit aucun contact direct avec les humains, il y a donc moins de problèmes de toxicité. Le plomb est utilisé dans les câbles électriques à haute tension comme matériau de gaine pour empêcher la diffusion de l’eau dans l’isolant; cette utilisation diminue avec l’élimination progressive du plomb. Un plomb est largement utilisé comme écran gamma. Le principal avantage du blindage en plomb réside dans sa compacité en raison de sa densité plus élevée. En revanche, l’uranium appauvri est beaucoup plus efficace en raison de son Z plus élevé.

Production et prix du Plomb

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 du Plomb pur se situaient autour de 15 $/kg.

Depuis 2014, la production de plomb augmente dans le monde en raison de son utilisation dans les batteries plomb-acide. Il existe deux grandes catégories de production : la primaire à partir des minerais extraits et la secondaire à partir de la ferraille. En 2014, 4,58 millions de tonnes métriques provenaient de la production primaire et 5,64 millions de la production secondaire. Les trois principaux producteurs de concentré de plomb extrait cette année-là étaient la Chine, l’Australie et les États-Unis.

Source : www.luciteria.com

Propriétés mécaniques du Plomb

Force du Plomb

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 du Plomb

La résistance à la traction ultime du plomb est de 17 MPa.

Limite d’élasticité du Plomb

La limite d’élasticité du plomb  est de 5,5 MPa.

Module de Young du Plomb

Le module de Young du plomb est de 5,5 MPa.

Dureté du Plomb

En science des matériaux, la dureté est la capacité à résister à  l’indentation de surface (déformation plastique localisée) et  aux rayures. Le 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 du plomb est d’environ 38 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 du plomb 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.

Le plomb a une dureté d’environ 1,5.

Voir aussi: Dureté des matériaux

Plomb – Structure cristalline

Une structure cristalline possible du plomb  est la structure cubique à faces centrées.

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 du plomb

Propriétés thermiques du Plomb

Plomb – Point de fusion et point d’ébullition

Le point de fusion du plomb est de 327,5°C.

Le point d’ébullition du plomb est de 1740°C.

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

Plomb – Conductivité thermique

La conductivité thermique du plomb est de 35 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 du Plomb

Le coefficient de dilatation thermique linéaire du plomb est de 28,9  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.

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

La chaleur spécifique du plomb est de 0,13 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 du plomb est de 4,799 kJ/mol.

La chaleur latente de vaporisation du plomb est de 177,7 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.

Plomb – 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 du Plomb

La résistivité électrique du plomb est de 208 nΩ⋅m.

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

Susceptibilité magnétique du Plomb

La susceptibilité magnétique du plomb est de −23e-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 du plomb en réponse à un champ magnétique appliqué.