ZINC

Propriétés

Les principales caractéristiques physiques du zinc sont fournies dans le tableau. Le zinc cristallise dans le système hexagonal compact (a = 0,2660 nm, c = 0,4937 nm). Les isotopes stables qui composent le zinc sont : ⁶⁴Zn (48,9 p. 100), ⁶⁶Zn (27,8 p. 100), ⁶⁷Zn (4,1 p. 100), ⁶⁸Zn (18,6 p. 100), ⁷⁰Zn (0,5 p. 100).

Le coefficient de dilatation à l'état laminé est égal à 0,22 × 10^—4 par degré Celsius entre 28 et 100 ⁰C dans la direction de laminage. Les caractéristiques mécaniques dépendent fortement de la composition du zinc et des conditions de laminage. Par exemple, un zinc pur titrant 99,99 laminé a une résistance mécanique R égale à 11 mégapascals (MPa), tandis qu'un zinc laminé contenant de faibles quantités de cuivre et de titane donne R = 16,5 MPa.

Le zinc est l'élément le plus léger du sous-groupe II b du tableau périodique des éléments. Ce groupe est caractérisé par deux électrons s sur la couche externe.

La formule électronique complète est 1s², 2s², 2p⁶, 3s², 3p⁶, 3d¹⁰, 4s².

En solution ainsi que dans ses composés, le zinc se trouve toujours à l'état d'oxydation + 2. Dans certaines combinaisons chimiques comme le sulfure, le séléniure, le tellure et l'oxyde, la liaison est à prédominance covalente.

L'hydrogène ne réagit pas. À la température ordinaire, le zinc n'est pas perméable à l'hydrogène.

À la température ordinaire et en atmosphère sèche, l'oxygène ne semble pas attaquer le zinc. En fait, il se forme rapidement une très mince pellicule dont l'épaisseur ne dépasse pas quelques dixièmes de nanomètre. Cette pellicule a l'orientation du métal sous-jacent. La vitesse d'oxydation du zinc commence à devenir sensible pour une température de 225 ⁰C.

Le zinc en poudre s'oxyde plus rapidement ; humide, il peut s'enflammer spontanément, alors que, sec, il est sans danger.

Dans l'air humide, le zinc réagit plus facilement. Il se couvre généralement d'une couche de carbonate basique qui, dans les conditions atmosphériques normales, le protège d'une oxydation ultérieure.

La composition de la couche dépend du milieu environnant. Elle contient des oxychlorures dans le cas d'atmosphère marine, ou des sulfates et sulfites basiques dans le cas des atmosphères urbaines et industrielles. Le stade initial de l'attaque est la formation d'oxyde et d'hydroxyde qui se transforment en carbonate. Lorsque la couche est formée, la vitesse d'oxydation du zinc est commandée par la vitesse de diffusion de l'oxygène et de la vapeur d'eau ; elle est donc fonction de l'épaisseur de la couche. La vitesse d'oxydation dépend de la nature de l'atmosphère et de la présence de produits pouvant attaquer et solubiliser la couche de protection. Par exemple, en atmosphère rurale, climat de l'Île-de-France, la vitesse de corrosion du zinc est d'environ 1 micromètre par an ; en atmosphère urbaine parisienne, elle est de 4 micromètres par an ; dans le cas d'atmosphère polluée par des gaz industriels, elle peut atteindre 10 micromètres par an.

L'eau, et en particulier l'eau pure dégazée, attaque normalement le zinc avec formation d'oxyde ou d'hydroxyde. Cette attaque n'est pas négligeable, car les produits de corrosion ne constituent pas une couche homogène et protectrice. Lorsque l'eau contient de l'anhydride carbonique en solution, le métal se recouvre d'une couche de carbonate basique beaucoup plus compacte et adhérente qui apporte une bonne protection. La vitesse de corrosion du zinc par l'eau naturelle augmente lentement jusqu'à 60 ⁰C, et rapidement de 60 à 80 ⁰C ; elle diminue ensuite. Il semble que la nature des produits de corrosion, donc de la protection apportée par la couche, change aux environs[...]