Chapitres
L'étain est un élément chimique qui porte le numéro 50 dans la classification périodique des éléments. 
| Informations générales | |
|---|---|
| Symbole | Sn |
| Numéro atomique | 50 |
| Famille | Métal pauvre |
| Groupe | 14 |
| Période | 5 |
| Bloc | p |
| Masse volumique | 5,77 g.cm-3 |
| Dureté | 1,5 |
| Couleur | Argenté |
| Propriétés atomiques | |
| Masse atomique | 118,710 u |
| Rayon atomique | 145 pm |
| Configuration électronique | [Kr] 5s2 4d10 5p2 |
| Électrons par niveau d'énergie | 2 | 8 | 18 | 18 | 4 |
| Oxyde | Amphotère |
| Propriétés physiques | |
| État ordinaire | Solide |
| Point de fusion | 231,928 °C |
| Point d'ébullition | 2602 °C |
Définitions
- Numéro atomique : Le numéro atomique d'un atome représente le nombre de protons de ce dernier
- Famille : L'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée) a regroupé en 10 familles les éléments chimiques qui présentent des propriétés physiques et chimiques semblables
- Groupe : Chaque groupe correspond aux éléments chimiques présents dans une même colonne du tableau périodique des éléments
- Période : Chaque période correspond aux éléments chimiques présents dans une même ligne du tableau périodique des éléments. Ils partagent également le même nombre de couches électroniques. On en compte 7 au maximum
- Bloc : Les éléments périodiques sont classés par bloc selon leurs propriétés et selon les couches électroniques jusqu’auxquelles elles sont remplies
- Dureté : La dureté d'un matériau représente la résistance qu'il oppose à la pénétration. On peut la mesurer selon plusieurs méthodes : la méthode par pénétration, la méthode par rayage ou encore la méthode par rebondissement
- Point de fusion : Le point de fusion correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique fond, passant ainsi de l'état solide à l'état liquide
- Point d'ébullition : Le point d'ébullition correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique bout, passant ainsi de l'état liquide à l'état gazeux
Rappel : La classification périodique des éléments, aussi appelée tableau de Mendeleïev, du nom de son créateur. C'est un chimiste russe qui en 1869 créa un tableau dont le but était de regrouper tous les éléments chimiques connus par points communs (groupes et familles par exemple). Il a souvent été ajusté et mis à jour depuis cette époque. Sa dernière révision date de 2016 par l'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée), une ONG suisse qui a pour but l'évolution de la physique-chimie. Le tableau périodique compte à ce jour 118 éléments. L’UICPA, l’Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée est une organisation non gouvernementale ayant son siège à Zurich, en Suisse. Créée en 1919, elle s’intéresse au progrès de la chimie, de la chimie physique et de la biochimie. Ses membres sont les différentes sociétés nationales de chimie et elle est membre du Conseil International pour la Science. L’UICPA est une autorité reconnue dans le développement des règles à adopter pour la nomenclature, les symboles et autres terminologie des éléments chimiques et leurs dérivé via son Comité Interdivisionnel de la Nomenclature et des Symboles. Ce comité fixe la nomenclature de l’UICPA.
L'histoire de l'étain
Étymologie
Le nom de l'étain provient du vieux français "estain" qui vient lui même du latin "stannum".
Premières découvertes et utilisations de l'étain
L'étain est un métal connu depuis l'Antiquité et ce par tous les peuples à travers le monde. L'apogée de son utilisation eu lieu lors de l'âge de bronze. Utilisé en alliages, il se retrouvait dans de nombreux matériaux :
- Pièces de monnaies,
- Jarres,
- Assiettes,
- Vaisselle,
- Statues,
- Armures,
- Armes,
- Objets de décoration,
- Monnaies.
Présence à l’état naturel de l'étain et extraction
La majeure partie de l'étain présent dans la nature est l'étain sous sa forme oxydée SnO2. Cette forme se retrouve dans la cassitérite, une espèce minérale composée de dioxyde d'étain. On peut aussi en trouver dans la stannite, une autre espèce minérale composée de sulfure de cuivre, d'étain et de fer. L'extraction de l'étain à lieu dans des mines. Cette façon d'obtenir de l'étain représente 70 % de la production mondiale. Les autres 30 % proviennent du recyclage du fer blanc, en le traitant à la soude pour obtenir de l'étain pur. Voici la liste des dix principaux pays producteurs d'étain classés par pourcentage de la production mondiale :
- La Chine,
- L'Indonésie,
- La Birmanie,
- Le Pérou,
- La Bolivie,
- Le Brésil,
- L'Australie,
- Le Viêt-Nam,
- Le Rwanda,
- Le Congo.
Propriétés physiques et chimiques
- Une structure diamant(en dessous de 13 °C),
- Une structure tétragonale (entre 13 °C et 162 °C),
- Une structure orthorhombique (au delà de 162 °C).
Dans des conditions normales de pression et de température, l'étain est sous sa forme tétragonale, on parle alors d'étain blanc. C'est une forme où l'étain est métal malléable et ductile, assez mou.
Un corps est dit ductile quand il peut être étiré sans pour autant se rompre
Isotopes
Des isotopes sont des atomes qui possèdent le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons
On connaît à ce jour 39 isotopes de l'étain. Leur nombre de masse variant entre 99 et 137.
Le nombre de masse d’un atome est le nombre de nucléons qu’il contient. Il s’agit donc de la somme du nombre de protons et du nombre de protons qui constituent le noyau de l’atome
Parmi ces isotopes, dix sont stables :
- L'étain 112,
- L'étain 114,
- L'étain 115,
- L'étain 116,
- L'étain 117,
- L'étain 118,
- L'étain 119,
- L'étain 120,
- L'étain 122,
- L'étain 124.
L'étain est l'élément qui compte le plus d'isotopes stables. Il existe aussi 29 radioisotopes ainsi que 32 isomères nucléaires.
Des isomères nucléaires sont des atomes qui partagent le même noyau mais dans états énergétiques différents. C’est à dire qu’ils comportent un spin et une énergie d’excitation spéciaux. Dans leur état d’énergie le plus bas, on dit qu’ils atteignent l’état fondamental
Le radioisotope de l'étain possédant la durée de demie-vie la plus longue est l'étain 162 avec une durée de demie-vie de 230000 ans. Pour les autres, leur durée de demie-vie ne dépasse jamais 1 an. L'isotope le plus présent dans la nature est l'étain 120 avec presque 30 % de l'étain présent à la surface de la Terre et l'isotope le moins représenté est l'étain 115 qui ne s'élève qu'à 0,34 % de l'étain présent dans la nature.
Les utilisations actuelles de l'étain
L'étain dans l'alimentaire
L'étain n'étant pas toxique, il correspond tout à fait pour le contact alimentaire. On retrouve donc l'étain dans des emballages alimentaires, notamment sous forme de feuilles d'étain pour emballer de la viande ou des fromages comme du chèvre ou du Roquefort. Il est aussi utilisé pour tapisser des emballages de cosmétiques ou de tubes de dentifrices du fait de sa non toxicité.
Les alliages produits avec de l'étain
On retrouve de l'étain dans de nombreux alliages très utilisés. Le bronze est constitué d'un alliage de cuivre et d'étain. Dans le métal anglais, il est combiné à de l'antimoine et du cuivre. Ce métal sert à la confection de vaisselle et de petits objets de décoration. Allié au plomb, l'étain est utilisé en brasure.
La brasure est une technique d’assemblage qui permet de réunir deux matériaux par une liaison métallique mais sans fusion des bords des matériaux qui s’assemblent, comme c’est le cas dans la soudure
L'étamage
L'étamage est une technique qui consiste à revêtir d'une couche d'étain un élément métallique. Dans l'industrie, l'étamage de pièces électroniques en cuivre empêche leur corrosion. En cuisine, des ustensiles autrefois en cuivre étaient eux aussi étamés pour éviter le contact entre le cuivre (toxique) et les aliments. Pour finir, l'étamage intervient dans les miroirs où l'on peint une couche d'étain sous le verre afin d'obtenir une réflexion parfaite de l'image. Si vous souhaitez savoir pourquoi le cuivre est toxique, vous pouvez consulter notre article sur ce dernier en cliquant ici.
L'étain dans la plomberie
Un alliage de laiton, de zinc et de bronze est utilisé dans les tuyauteries de nos maison. Il a remplacé le plomb jadis utilisé mais qui causait des problèmes sanitaires. Si vous souhaitez en savoir plus sur la toxicité du plomb, n'hésitez pas à consulter notre article sur cet élément en cliquant ici.
L'étain pour la confection d'objets de décoration
On utilise un alliage d'étain et de plomb pour la réalisation d'objets décoratifs comme des assiettes, des vases, des statuettes ou les petits soldats de plomb.
L'étain et la musique
Le bronze est un alliage que l'on utilise depuis l'Antiquité.
- Les cloches,
- Les cymbales,
- Les orgues.
L'étain comme supraconducteur
Allié à du niobium, l'étain se révèle être un supraconducteur et ce même à des températures très basses approchant les -300 °C !
La supraconductivité, ou supraconduction, correspond à un état de la matière dans lequel il y a absence totale de résistance électrique mais dans laquelle il y a expulsion du champ magnétique (on parle d’effet Meissner). On appelle ces matériaux des matériaux supraconducteurs
On lui attend donc de fournir la suite à l'alliage composé de niobium et de titane dans les prochaines années.
L'étain et les monnaies
On retrouve de l'étain dans certaines de nos pièces de monnaie. Les pièces de 10 centimes, 20 centimes et 50 centimes d'Euro en contiennent environ 1 %.
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