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Accueil > Science pour tous > 2019 - Année internationale du tableau périodique des éléments > Archives des éléments présentés

Zinc

Le zinc est un métal ductile, bleu-gris. Il réagit avec les bases et les acides. En présence d’air humide, il se combine avec le dioxyde de carbone pour former du carbonate de zinc : couche grise terne, inerte, qui protège contre la corrosion.
Le zinc est un élément qui est moyennement présent dans l’écorce terrestre. On le trouve dans les minerais de zinc. La sphalérite riche en sulfure de zinc (blende) est le minerai principal.

Morceaux de zinc métallique - Crédit photographique : Alchemist-hp FAP

Étymologie  : Vient de l’allemand « zinke » signifiant « aiguille » ou « pointe acérée », désignant certains résidus de calcination d’un minerai de calamine.

Origine  : Le zinc est formé en partie lors de l’explosion des étoiles massives (plus de 8 fois la masse du Soleil) en fin de vie, appelée supernova de type II, en partie lors d’explosions de supernova de type Ia, c’est à dire l’explosion d’une naine blanche dans un système binaire, rendue instable par l’accrétion de matière provenant d’un compagnon au stade géante rouge. De plus environ 1% est formé par capture de neutrons lents dans l’enveloppe de l’étoile géante pendant le stade évolutif dit de la "branche asymptotique", lors des tout derniers stades d’évolution des étoiles de type solaire.

Historique  : Le zinc est utilisé depuis l’antiquité. On connait des composés à base de zinc tels que la calamine (carbonate de zinc), l’oxyde de zinc (obtenu par calcination de la calamine), ainsi que le laiton (alliage de zinc et de cuivre). Les techniques permettant d’obtenir du zinc métallique pur sont maîtrisées depuis le moyen-âge mais la date exacte de leur découverte n’est pas connue.
L’industrie du zinc se développe progressivement du milieu du XVIIIème siècle. La première fonderie de zinc, procédant par réduction d’oxyde de zinc à l’abri de l’air, est installée par Andreas Margraff en 1746.
L’heure de gloire du zinc arrive en 1800, quand il est utilisé pour l’une des deux bornes de la pile voltaïque d’Alessandro Volta. Le zinc sert encore dans beaucoup de batteries.

Utilisation dans la vie courante  :
Actuellement, plus de la moitié du zinc produit sert à protéger l’acier. Lors de ce processus, l’acier est recouvert d’un revêtement de zinc, soit par galvanisation à chaud, soit par galvanoplastie. Ce processus est couramment utilisé dans l’industrie automobile, industrielle ou dans la fabrication d’appareils électroménagers.

L’acier galvanisé (avec une couche protectrice de zinc) résiste mieux à la corrosion ! - Crédits : Institut UTINAM

Ses composés sont surtout des cations 2+ : Zn2+. L’oxyde de zinc blanc est omniprésent dans les pigments de peinture et les crèmes solaires protégeant des UV.

Le zinc à l’Institut UTINAM :
Les activités de recherche menées à l’Institut UTINAM sur le zinc concernent l’élaboration de revêtements métalliques de zinc et de particules d’oxyde de zinc (ZnO). Le ZnO est un oxyde semi-conducteur qui a de nombreuses applications dans les domaines tels que l’optique, l’optoélectronique, les capteurs, les actuateurs, l’énergie et les sciences biomédicales. Les potentialités majeures du ZnO pour ces applications résident notamment dans sa forte liaison excitonique (60 meV) et sa large bande interdite directe (3,37eV). Le ZnO est élaboré par procédé sol-gel et le choix des conditions de synthèse permet de maîtriser la taille et la forme des nanostructures obtenues. L’objectif est d’élaborer des films par dépôt couches par couches (Layer By Layer : LBL) de polymères semi-conducteurs et de particules de ZnO. La technique LBL présente toutes les caractéristiques requises pour l’élaboration de dispositifs optoélectronique. C’est une méthode versatile, simple, qui présente également l’avantage d’être réalisée dans des conditions douces. L’association du ZnO, semi-conducteur de type n, avec des polymères conducteurs de type p permet d’élaborer des photo-détecteurs UV.

Image au microscope électronique à balayage de particules d’oxyde de zinc - Crédits photo : Institut UTINAM