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métal rare

Métal ayant un très faible pourcentage dans la nature.

La notion de rareté des métaux a beaucoup évolué au cours des temps. L'aluminium, tenu pour rare avant 1900, car difficile à préparer, représente pourtant 8 % de la croûte terrestre. C'est aujourd'hui le métal le plus utilisé après le fer et l'acier. Aussi ne faut-il considérer comme rares que les métaux qui sont en très faible pourcentage dans la nature.

Les éléments radioactifs artificiels posent problème par rapport à cette définition. En effet, ils peuvent être extrêmement rares dans la nature sous forme d'un isotope, mais relativement abondants sous forme d'un autre isotope produit artificiellement.

Sachant que le cuivre représente environ 0,007 % de la lithosphère, le mercure 0,0001 % = 10−4 % et l'argent 0,2·10−4 %, nous poserons arbitrairement comme limite de rareté la valeur 10−4 % (juste inférieure à celle du plomb : 2·10−4 %).

Parmi les métaux rares les plus connus, on trouve les lanthanides (sauf le cérium, le lanthane et le néodyme), les actinides et les transactinides, l'uranium et les transuraniens, le platine et les platinoïdes (qui représentent à eux tous environ 0,2·10−4 % de la lithosphère), l'argent, l'or (0,005·10−4 %), le cadmium (0,2·10−4 %), le mercure, le molybdène (10−4 %) ainsi que le tungstène, le niobium, le tantale (0,3·10−4 %), le scandium, l'yttrium, le francium, le radium, le bismuth (0,1·10−4 %) et l'antimoine (0,5·10−4 %).

Le polonium (Po)

Le polonium a pour numéro atomique Z = 84. La masse atomique de son isotope radioactif le plus étudié est M = 210. Il appartient au groupe VIb qui comprend également l'oxygène et le soufre. Mais, contrairement à ces éléments, il est nettement métallique. Il a été découvert par Pierre et Marie Curie, en 1898, dans une pechblende ; son nom provient de Pologne, le pays d'origine de Marie Curie. Il existe à l'état de traces dans la nature, mais l'isotope 210 est préparé par bombardement du bismuth 209 par des neutrons. Du fait de sa rareté et des dangers présentés par sa radioactivité, il n'est pas possible de l'étudier par les méthodes chimiques classiques.

Gallium, indium et thallium

Le gallium représente environ 10−4 % de la croûte terrestre, l'indium 0,1·10−4 % de la lithosphère et le thallium 0,1·10−4. Ils appartiennent avec le bore et l'aluminium au groupe IIIb.

Le gallium (Z = 31, M = 69,72)

Le gallium (Ga) a été découvert en 1875 par Lecoq de Boisbaudran dans une pechblende ; son nom proviendrait de gallus, mot latin signifiant coq. Ses points de fusion et d'ébullition sont 29,8 °C et 2 237 °C ; il fond donc dans la main et reste liquide sur un intervalle de plus de 2 000 degrés Celsius à la pression atmosphérique. Le gallium est un métal blanc, dur et cassant. Des alliages liquides du gallium existent et il est lui-même employé comme liquide thermométrique. Allié à l'arsenic, il donne un arséniure de gallium utilisé comme semi-conducteur.

L'indium (Z = 49, M = 114,82)

L'indium (In) a été découvert en 1863 par F. Reich et T. Richter dans la blende. Son nom provient du mot indigo, car son spectre présente une raie bleue caractéristique. Il est très malléable, mou et ductile. Il entre dans la composition d'alliages pour coussinets antifriction et d'alliages légers utilisés en art dentaire. Adhérant parfaitement aux métaux sur lesquels on le place, il permet de retenir les dépôts électrolytiques.

Le thallium (Z = 81, M = 204,37)

Le thallium (TI) a été découvert en 1861 par W. Crookes. Son nom provient de thalle, rameau vert, car il est caractérisé par une raie intense verte en spectroscopie. Il est mou, gris, malléable et ressemble au plomb. Certains de ses dérivés entrent dans la composition de verres spéciaux ; il a des propriétés épilatoires mais est toxique.

Technétium, rhénium et hafnium

Le technétium et le rhénium

Le technétium (Tc), présent à l'état de traces dans la nature, et le rhénium (Re), très peu abondant, appartiennent au groupe VIIa. Le technétium (Z = 43, masse de l'isotope le mieux connu M = 99) tient son nom de son origine artificielle. L'isotope 97, qui n'existe pas dans la nature, a été préparé en 1937 par E. Segré et G. Périer ; l'isotope 99 est obtenu dans les produits de fission de l'uranium. L'isotope 95 du technétium est utilisé comme traceur.

Le rhénium (Z = 75, M = 186,2) a été découvert en 1925 par les époux W. Noddack et I. Tacke-Noddack (originaires de Rhénanie, d'où le nom de l'élément). Il est très ductile. C'est un catalyseur d'hydrogénation. Les chimies de ces deux éléments sont à comparer avec celle du manganèse.

L'hafnium (Z = 72, M = 178,49)

L'hafnium (Hf) a été découvert en 1911 par Urbain et isolé en 1923 par D. Coster et G. Hevesy de Heves, à Copenhague (dont l'ancien nom est Hafnié). C'est un métal dur, malléable et ductile. Il possède une remarquable résistance à la corrosion contre certains corps. Il entre dans la composition d'alliages spéciaux (résistances électriques, alliages réfractaires) et est utilisé comme barreau de contrôle de réacteurs dans l'industrie nucléaire. Du point de vue chimique, il appartient au groupe IVa ; il est donc surtout tétravalent et représente un élément de transition typique.