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métal noble

Métal comme l'or et le platine, que l'on croyait incapable de se combiner avec l'oxygène.

CHIMIE

Les métaux nobles appartiennent à un groupe de 8 métaux – or (Au), argent (Ag), ruthénium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), osmium (Os), iridium (Ir), platine (Pt) – et sont connus, comme l'or et le platine, pour leur grande inertie chimique et leur inaptitude à se combiner à l'oxygène. L'or, l'argent et le platine existant à l'état natif furent connus très tôt, par opposition aux autres métaux, associés au platine dans le minerai et appelés de ce fait platinoïdes (Pt-Ru-Rh-Pd-Os-Ir).

Dans la classification des éléments, le classement des métaux nobles par ligne constitue deux sous-groupes : les légers (nombres atomiques 44 à 47) pour Ru, Rh, Pd, Ag, avec des densités de 10,5 à 12,4 ; les lourds (76 à 79) pour Os, Ir, Pt, Au, avec des densités de 19,3 à 22,65 pour l'iridium, le plus dense de tous les éléments. Le classement par colonne va dans le sens des propriétés mécaniques croissantes : de Ru et Os, durs et cassants, à Ag et Au, extrêmement malléables (Ru et Os < Rh et Ir < Pt et Pd < Ag et Au).

Propriétés principales comparées

Le caractère dominant des 8 métaux nobles est leur résistance à l'action des agents chimiques, qui résulte de la structure électronique même de leurs atomes. Cette inertie se retrouve dans leurs propriétés électrochimiques et ils sont en tête de la classification des métaux par ordre de potentiels normaux d'oxydoréduction réversibles ; l'ordre de stabilité décroissant est : Au > Pt > Ir > Pd > Rh > Ru > Os.

Les autres propriétés communes sont :
– l'aptitude à se dissoudre dans des solutions à la fois chlorurantes et oxydantes (eau régale) à condition d'être finement divisés ; toutefois Ru, Rh et Ir, qui se passivent très vite, ne sont que peu attaqués ;
– leur réactivité vis-à-vis des solutions aqueuses de cyanures alcalins en milieu oxydant ;
– l'aptitude à former un grand nombre de sels complexes, correspondant à des valences et coordinences très variées (il existe même un état de valence 8 pour Ru et Os) ;
– une sensibilité à l'oxygène non nulle : des oxydes de tous les métaux nobles existent, leur caractère commun étant une inertie chimique encore plus grande que celle des métaux dont ils proviennent ;
– des propriétés catalytiques exceptionnelles (sauf Au) : les métaux nobles sont utilisés pour leur sélectivité, leur haute activité et leur stabilité. Les facteurs électroniques et géométriques sont optimaux pour les éléments du groupe VIII et on peut établir un classement en activité suivant le type de réaction catalysée.

Applications

La grande inertie à l'oxydation justifie une résistance de contact constante, d'où l'emploi important des métaux nobles en électrotechnique et en électronique.

La résistance à la corrosion à haute température permet l'emploi du Pt avec Rh et Ir dans l'industrie verrière pour l'élaboration de verres, de cristaux, de fibres de verre pour le renforcement ou l'isolation.

Leur grande stabilité thermoélectrique les fait utiliser comme éléments sensibles pour la mesure de température (thermomètre à résistance de Pt, thermocouples).

De leurs propriétés catalytiques résulte leur emploi pour la synthèse de l'acide nitrique par oxydation catalytique de l'ammoniac (toiles de Pt-Rh), le reformage des naphtas dans l'industrie pétrolière (obtention de chaînes ramifiées et de composés aromatiques à haut indice d'octane avec Pt et Rh), la synthèse du formaldéhyde (Ag), la catalyse homogène (complexes du Rh), la dépollution des gaz d'échappement automobile (Pt, Rh, Pd) : 55 t de Pt en 1998 (40 % de la production mondiale).