Introduction
Le zinc (symbole Zn, numéro atomique 30) est un élément chimique du groupe 12 (métaux de transition) du tableau périodique. C'est un métal relativement abondant dans la croûte terrestre, le 24e élément le plus commun. Contrairement à de nombreux métaux, il est essentiel à la nutrition de presque tous les organismes vivants, des bactéries aux humains, ce qui en fait un élément à la fois industriellement vital et biologiquement indispensable.
Description
Le zinc est un métal modérément réactif, qui présente une couleur bleuâtre lorsqu'il est fraîchement poli, mais qui se ternit rapidement à l'air en formant une couche protectrice d'oxyde de zinc (ZnO) et de carbonate de zinc basique, ce qui le rend résistant à la corrosion. Il fond à 419,5 °C et bout à 907 °C. Il est un bon conducteur d'électricité. Dans la nature, on ne le trouve presque jamais à l'état natif. Ses minerais principaux sont la sphalérite (sulfure de zinc, ZnS), la smithsonite (carbonate de zinc, ZnCO3) et l'hémimorphite (silicate de zinc). Le procédé d'extraction dominant est la grillage du sulfure suivi d'une réduction par le carbone ou par électrolyse en milieu acide.
Histoire
L'utilisation du zinc sous forme d'alliage (avec le cuivre pour former le laiton) remonte à plus de 2500 ans avant notre ère. Les Romains l'utilisaient dès 200 av. J.-C. Cependant, le zinc métallique a été isolé et identifié beaucoup plus tard. En Inde, vers le 12e siècle, on produisait du zinc métallique par réduction de calamine (un minerai de zinc) dans des creusets scellés. En Europe, le métal fut reconnu comme un élément distinct par le chimiste allemand Andreas Sigismund Marggraf en 1746, qui décrivit précisément son procédé d'extraction à partir de calamine. Son nom dériverait peut-être de l'allemand 'Zinke' (pointe, dent), en référence à l'aspect dentelé du métal après fusion, ou du persan 'sing' signifiant 'pierre'.
Caracteristiques
Le zinc possède une configuration électronique [Ar] 3d¹⁰ 4s². Il présente un état d'oxydation unique et stable de +2, car sa couche 3d complète est très stable. C'est un métal relativement mou et malléable à température ambiante, mais il devient cassant entre 100 et 150 °C. Il réagit avec les acides non oxydants en dégageant de l'hydrogène. Sa propriété la plus exploitée industriellement est son potentiel électrochimique. Le zinc est plus électro-négatif que le fer, ce qui signifie qu'en présence d'un électrolyte, il se corrode (s'oxyde) préférentiellement, protégeant ainsi le fer ou l'acier qu'il recouvre : c'est le principe de la protection cathodique, à la base de la galvanisation.
Importance
L'importance du zinc est colossale dans plusieurs domaines. Industriellement, environ 50% de la production mondiale sert à la galvanisation de l'acier pour les constructions, l'automobile et les infrastructures, prolongeant considérablement leur durée de vie. Environ 20% est utilisé dans les alliages, principalement le laiton (cuivre-zinc). L'oxyde de zinc (ZnO) est un composé majeur utilisé comme pigment blanc dans les peintures, comme activateur dans la vulcanisation du caoutchouc, et comme ingrédient dans les crèmes solaires et les onguents pour la peau (pour ses propriétés apaisantes et antiseptiques). Biologiquement, le zinc est un cofacteur essentiel pour plus de 300 enzymes dans le corps humain, impliqué dans la synthèse de l'ADN, la division cellulaire, la fonction immunitaire, la cicatrisation et la perception du goût. Une carence en zinc est un problème de santé publique majeur dans de nombreux pays.
