Chapitres
- 01. Présentation
- 02. Origine - étymologie
- 03. La découverte de l'or, un peu d'histoire
- 04. Origine chimique de l'or
- 05. Les principaux isotopes de l'or
- 06. L'or sous forme de corps simples
- 07. Les ions de l'or en solution aqueuse
- 08. Composés à base d'or
- 09. Les alliages métalliques à base d'or
- 10. Utilisations courantes
Présentation
L'or (noté Au) est l'élément chimique qui porte le numéro atomique 79 dans la classification périodique des éléments.
| Informations générales | |
|---|---|
| Symbole | Au |
| Numéro atomique | 79 |
| Famille | métaux de transition |
| Groupe (colonne) | 11 |
| Période (ligne) | 6 |
| Bloc (sous couche électronique) | d |
| Propriétés atomiques | |
| Masse atomique | 197 u |
| Structure électronique | (K)2(L)8(M)18(N)32(O)18(P)1 |
| Configuration électronique | 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s1 |
| Propriétés physico-chimique | |
| électronégativité | 2.54 |
Origine - étymologie
Le mot "or" dérive du latin "aurum" qui signifie "jaune". Son symbole atomique Au a été proposé par Jöns Jacob Berzélius (savant suédois) au XIXe siècle. Il est considéré avec Antoine Lavoisier (chimiste, philosophe et économiste français), John Dalton (chimiste et physicien britannique) et Robert Boyle (physicien et chimiste irlandais) comme l'un des pères de la chimie moderne. En effet, les sciences chimiques étant internationales, les nom des éléments ne sont pas nécessairement les mêmes d'une langue à l'autre, il a donc fallu trouver des symboles sans frontières.
La découverte de l'or, un peu d'histoire
L'or est sans doute connu depuis la préhistoire par l'homme, et a été très utilisé dès l'antiquité. Il fait parti des rares métaux disponibles à l'état natif dans la nature ce qui a permis une exploitation simple avec peu de moyens techniques. En raison de sa couleur et de son éclat, il est initialement utilisé comme ornement. Egalement employé à des fins rituelles, il est exploité intensivement par les civilisations antiques, en particulier en Egypte et en Amérique du sud. De plus, sa résistance à l'oxydation en fait un métal de choix pour de nombreuses applications, notamment la bijouterie. En effet, il ne perd pas son éclat au cours du temps au contraire du bronze qui verdit en s'oxydant ou l'argent qui noircie.
Dans des temps plus récent, la recherche de l'or a également grandement contribué au peuplement rapide de l'ouest américain, au climat pourtant plutôt hostile. Aujourd'hui, la plupart des mines d'or, et même des villes construites autour, sont complètement à l'abandon car les gisements épuisés. De nos jours même si les gisements réduisent, il existe encore de nombreuses mines d'or. Les grosses région productrices d'or sont :
- les Etats unis,
- Nord est de l'Europe (Russie, Ouzbékistan, kirghizistan), l'Asie/Océanie (les Philippines, Indonésie Australie, Mongolie, Papouasie),
- l'Amérique centrale et du sud (République dominicaine, le Pérou, le Mexique, l'Argentine),
- ainsi que l'Afrique (Afrique du sud, Ghana)
Origine chimique de l'or
L'or, comme la majorité des éléments chimiques est d'origine stellaire. En effet, à l'intérieur des étoiles, se produisent de nombreuses réactions nucléaires, phénomènes regroupés sous l'appellation nucléosynthèse stellaire. Il existe deux principales hypothèses quant à la formation de l'élément or :
- Lors d'explosion de supernovae.
- Au cours de collisions d'étoiles à neutrons.
Cette dernière hypothèse permettrait d'expliquer la concentration relativement élevée de noyaux or sur la croûte terrestre. En effet, en raison de sa forte affinité avec le fer (élément dit sidérophile), l'or se retrouve naturellement surtout en abondance dans le noyau terrestre et est donc inaccessible à l'homme.
Les principaux isotopes de l'or
Isotopes non radioactifs
L'or est un des rares éléments a n'avoir qu'un seul isotope naturel, l'isotope 197. C'est l'élément le plus lourd n'ayant qu'un seul isotope.
Sa grande stabilité, entraîne une faible réactivité de l'or et c'est donc un élément souvent retrouvé à l'état natif, sous forme de pépites. Il peut également être allié à l'argent (alliage nommé électrum) ou le mercure dans les mines d'or. Après extraction, il doit alors être purifié afin d'obtenir de l'or pur pouvant être utilisé par les différents industries concernées.
Radioisotopes naturels
L'or ne possède aucun isotope naturellement instable, il n'existe donc pas d'or radioactif à l'état naturel.
Les isotopes synthétiques de l'or
Il existe de nombreux isotopes synthétique de l'or, de nombre de masse allant de 169 à 205, tous instables. Pendant longtemps, la question de la production synthétiques de l'isotope 197 de l'or s'est posée. De l'antiquité au moyen-âge, les alchimistes ont longtemps rêvé de pouvoir transformer le plomb ou le mercure en or, néanmoins avec des méthodes scientifiquement discutables. L'idée n'a pas été totalement abandonnée par les chimiste des temps modernes, cependant étant donné la grande stabilité de ce métal, il faut énormément d'énergie pour le synthétiser. Techniquement cela est extrêmement difficile et coûteux. Les premières synthèse d'or n'ont permis que de synthétiser des isotopes instables radioactifs. En 2011, un laboratoire de l'université d'Irvine en Californie, a réussi la synthèse d'or stable, en reproduisant à l'échelle du laboratoire, les nucléosynthèses qui se produisent dans les supernova. En effet, l'énergie nécessaire est tellement élevée que seul l'énergie nucléaire est capable de la fournir. Cette synthèse est tellement coûteuse, qu'il vaut mieux continuer à exploiter les mines d'or et à le purifier après extraction. De plus l'or étant un métal peu réactif, sa purification est relativement aisée.
L'or sous forme de corps simples
L'or est un métal précieux caractérisé par une singulière couleur jaune, existant à l'état natif, c'est l'un des métaux les plus malléable et ductile. Il résiste à la plupart des formes de corrosion, il ne réagit pas avec le dioxygène ni avec l'eau ou les bases et parmi les acides il n'est sensible qu'à l'eau régale (mélange d'acide nitrique et chlorhydrique). Il peut cependant réagir avec les dihalogènes pour former des halogénures d'or.
Les ions de l'or en solution aqueuse
L'or comme la plupart des éléments chimiques forme un ion lorsqu'il est en solution. L'ion aurique de formule Au3+ : c'est un cation monoatomique présentant un défaut de trois électrons. Il peut être obtenu par dissolution de chlorure d'or dans l'eau.
Composés à base d'or
L'or se trouve à l'état natif dans la nature, mais pas uniquement, même si sa grande stabilité ne lui confère une grande réactivité (la nature aime les éléments les plus stables possibles, les éléments s'associent entre eux que si le composé résultant est plus stable que les éléments non associés). Lorsqu'il n'est pas à l'état pur, il est le plus souvent amalgamé à d'autres métaux, mais il ne forme que très peu de composés moléculaires ou ioniques. Cependant, il existe le chlorure d'or de formule AuCl3 : il se forme par réaction entre l'or métallique et le dichlore. Il s'agit du composé le plus courant de l'or.
Les alliages métalliques à base d'or
En orfèvrerie, l'or est rarement utilisée pur car c'est un métal mou. Il existe donc sous forme d'alliage qui lui donne des propriétés mécaniques plus intéressantes pour l'utilisation prévue. Selon la réglementation française, un bijou est dit en or dès qu'il possède 75% d'or. C'est ce que l'on appelle l'or 18 carats. L'or à 24 carats est pur et ne se retrouve donc pas en bijouterie. Les principaux alliages sont les suivants :
- Cuivre + or pour l'or rouge
- Nickel + or pour l'or blanc
- Argent + cuivre + or pour l'or jaune ou rose (suivant les proportions)
Utilisations courantes
La première utilisation courante de l'or, qui demeure encore aujourd'hui, c'est l'orfèvrerie. Cela constitue de 70 à 80 % de l'or consommée chaque année. Cependant, il existe de nombreuses autres applications, à commencer dans l'économie mondiale. Dans tous les cas, il s'agit d'alliages d'or avec d'autre métaux (jusqu'à 99.5% d'or), même si appelés or dans le langage courant. L'or est utilisé depuis très longtemps comme monnaie d'échange. Les premières pièces datées de l'antiquité était en électrum, un alliage naturel d'or et d'argent. L'utilisation d'or dans l'économie mondiale dure jusqu'en 1973. C'est même sur lui que reposait le système monétaire de l'étalon-or ou la valeur des biens pouvait être évalué en fonction d'un poids fixe en or. Aujourd'hui s'il n'a plus de rôle monétaire à proprement parlé, les grandes banques centrales conservent des quantités importantes de lingots d'or. Il est également coté par l'immense majorité des bourses occidentales. Enfin, grâce à ses propriétés chimiques et biologiques (inaltérable par les microorganismes également), l'or est également un métal de choix en médecine et dans l'industrie de la haute technologie. En effet, il est très utilisé par les prothésistes dentaires pour réaliser des couronnes ou des bridges. Il entre aussi en jeu dans la fabrication des implants dans la chirurgie de l'oreille. Grâce à son inaltérabilité, ses bonnes conductivités électrique et thermique, il est très intéressant en électronique car permet de réaliser des contacts électriques de bonnes qualités et surtout très résistants à l'usure du temps. On le retrouve alors dans de nombreux composants électronique de notre vie courante (téléphones portables, ordinateurs, tablettes tactiles...). Cependant n'allez pas démonter vos appareils pour y récupérer l'or, la valeur de l'objet High Tech est bien supérieur à celle de l'infime poids d'or qu'il contient !
Sources : - "Chemical elements how they were discovered" - D.N. et V.D. Trifonov p 93 à 95 - "Chemical elements 2nd edition" - David E Newton p 223 à 231
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