Zinc – Propriétés – Prix – Applications – Production

À propos du Zinc

À certains égards, le zinc est chimiquement similaire au magnésium : les deux éléments ne présentent qu’un seul état d’oxydation normal (+2) et les ions Zn2+ et Mg2+ sont de taille similaire.

Résumé

Élément	Zinc
Numéro atomique	30
Catégorie d’élément	Métal de transition
Phase à STP	Solide
Densité	7,14 g/cm3
Résistance à la traction ultime	90 MPa
Limite d’élasticité	75 MPa
Module de Young	108 GPa
Échelle de Mohs	2,5
Dureté Brinell	330 MPa
Dureté Vickers	N / A
Point de fusion	419,53°C
Point d’ébullition	907°C
Conductivité thermique	116W/mK
Coefficient de dilatation thermique	30,2 µm/mK
Chaleur spécifique	0,39 J/g·K
Température de fusion	7 322 kJ/mol
Chaleur de vaporisation	115,3 kJ/mol
Résistivité électrique [nanoohmmètre]	59
Susceptibilité magnétique	−11,4e-6 cm^3/mol

Applications du Zinc

Le zingage résistant à la corrosion du fer (galvanisation à chaud) est la principale application du zinc. Le revêtement de l’acier constitue la plus grande utilisation unique du zinc, mais il est utilisé en gros tonnages dans les pièces moulées en alliage de zinc, sous forme de poussière et d’oxyde de zinc, et dans les produits en zinc corroyé. L’acier galvanisé est simplement de l’acier au carbone recouvert d’une fine couche de zinc. Le zinc protège le fer en se corrodant d’abord, mais le zinc se corrode beaucoup moins vite que l’acier. D’autres applications concernent les batteries électriques, les petites pièces moulées non structurelles et les alliages tels que le laiton. Une variété de composés de zinc sont couramment utilisés, tels que le carbonate de zinc et le gluconate de zinc (comme compléments alimentaires), le chlorure de zinc (dans les déodorants), la pyrithione de zinc (shampoings antipelliculaires), le sulfure de zinc (dans les peintures luminescentes) et le diméthylzinc ou le diéthylzinc. au laboratoire biologique. Le recyclage est un élément clé du monde des matériaux modernes dans lequel se trouve le zinc. Le zinc, comme tous les métaux (et contrairement aux matériaux synthétiques) peut être recyclé indéfiniment sans dégradation.

 

 

Production et prix du Zinc

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 zinc pur se situaient autour de 37 $/kg.

Le plus grand producteur de zinc au monde est Nyrstar, une fusion de l’australien OZ Minerals et du belge Umicore. Environ 70 % du zinc mondial provient de l’exploitation minière, tandis que les 30 % restants proviennent du recyclage du zinc secondaire.

Source : www.luciteria.com

Propriétés mécaniques du Zinc

Force du Zinc

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 ultime à la traction du Zinc

La résistance à la traction ultime du zinc est de 90 MPa.

Limite d’élasticité du Zinc

La limite d’élasticité du zinc  est de 75 MPa.

Module de Young du Zinc

Le module de Young du zinc est de 108 GPa.

Dureté du Zinc

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 zinc est d’environ 330 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 zinc 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 zinc a une dureté d’environ 2,5.

Voir aussi: Dureté des matériaux

Zinc – Structure cristalline

Une structure cristalline possible du zinc est une structure hexagonale compacte.

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 Zinc

Propriétés thermiques du Zinc

Zinc – Point de fusion et point d’ébullition

Le point de fusion du zinc est de 419,53°C.

Le point d’ébullition du zinc est de 907°C.

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

Zinc – Conductivité thermique

La conductivité thermique du zinc est de 116 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 Zinc

Le coefficient de dilatation thermique linéaire du zinc est  de 30,2  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.

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

La chaleur spécifique du zinc est de 0,39 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 zinc est de 7,322 kJ/mol.

La chaleur latente de vaporisation du zinc est de 115,3 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 d’attraction 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.

Zinc – 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 Zinc

La résistivité électrique du zinc est de 59 nΩ⋅m.

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

Susceptibilité magnétique du Zinc

La susceptibilité magnétique du zinc est de −11,4e-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 zinc en réponse à un champ magnétique appliqué.