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« Métal pauvre » : différence entre les versions

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{{Éléments/Métaux pauvres}}En [[chimie]], un '''métal pauvre''', parfois appelé '''métal de post-transition''' ou '''métal post-transitionnel''' par anglicisme, est un [[élément chimique]] [[métal]]lique situé, dans le [[Tableau périodique des éléments|tableau périodique]], entre les [[Métal de transition|métaux de transition]] à leur gauche et les [[métalloïde]]s à leur droite. Le terme ''métal pauvre'' est assez peu employé et en concurrence avec diverses autres appellations, également peu employées, recouvrant des notions apparentées, comme ''métal du bloc p'' ; il rend compte du fait que les propriétés métalliques de ces éléments sont les moins marquées de l'ensemble des métaux. Il est employé ici à défaut d'une terminologie validée par l'[[Union internationale de chimie pure et appliquée|IUPAC]] pour désigner collectivement les éléments de cette nature.
{{Éléments/Métaux pauvres}}En [[chimie]], un '''métal pauvre''', parfois appelé '''métal de post-transition''' ou '''métal post-transitionnel''' par anglicisme, est un [[élément chimique]] [[métal]]lique situé, dans le [[Tableau périodique des éléments|tableau périodique]], entre les [[Métal de transition|métaux de transition]] à leur gauche et les [[métalloïde]]s à leur droite. Le terme ''métal pauvre'' est assez peu employé et en concurrence avec diverses autres appellations, également peu employées, recouvrant des notions apparentées, comme ''métal du bloc p'' ; il rend compte du fait que les propriétés métalliques de ces éléments sont les moins marquées de l'ensemble des métaux. Il est employé ici à défaut d'une terminologie validée par l'[[Union internationale de chimie pure et appliquée|IUPAC]] pour désigner collectivement les éléments de cette nature.


Il s'agit de métaux mous ou fragiles à la résistance mécanique médiocre avec une [[température de fusion]] inférieure à celle des métaux de transition. Leur [[structure cristalline]] présente un caractère [[Liaison covalente|covalent]] plus marqué et des structures plus complexes, avec un nombre plus réduit de liaisons par atome que les autres éléments métalliques. Leur chimie est marquée, à des degrés divers, par une tendance à former des liaisons covalentes, un caractère [[amphotère]] [[acide]]/[[Base (chimie)|basique]], et la formation d'[[Espèce chimique|espèces]] [[anion]]iques telles que les [[aluminate]]s, les {{Lien|lang=en|trad=Stannate|fr=Stannate|texte=stannates}} et les {{Lien|lang=en|fr=Bismuthate|texte=bismuthates}}, respectivement par l'aluminium, l'étain et le bismuth. Ils peuvent également former des {{Lien|lang=en|trad=Zintl phase|fr=Phase de Zintl|texte=phases de Zintl}} avec un [[métal vrai]] ([[métal alcalin]] ou [[métal alcalino-terreux]]), comme les composés [[intermétallique]]s NaTl et {{fchim|Na|2|Tl}}.
Les éléments qualifiés de métaux pauvres sont généralement le [[gallium]] <sub>31</sub>Ga, l'[[indium]] <sub>49</sub>In, l'[[étain]] <sub>50</sub>Sn, le [[thallium]] <sub>81</sub>Tl, le [[plomb]] <sub>82</sub>Pb et le [[bismuth]] <sub>83</sub>Bi. L'[[aluminium]] <sub>13</sub>Al peut être vu comme un [[métalloïde]], sinon il est rangé parmi les métaux pauvres. La chimie du [[polonium]] <sub>84</sub>Po est globalement semblable à celle du [[tellure]], qui est un métalloïde, mais ses propriétés physiques — hormis sa [[radioactivité]] — peuvent l'apparenter davantage aux métaux pauvres. Sur le flanc gauche, la définition IUPAC des métaux de transition<ref name="IUPAC Gold Book Transition Element">{{GoldBook|title=transition element|file=T06456}} : {{Citation bloc|''{{lang|en|''Transition element:'' an element whose atom has an incomplete d sub-shell, or which can give rise to cations with an incomplete d sub-shell}}''.}}</ref> laisse place au doute concernant les [[Éléments du groupe 12|éléments du {{12e|groupe}}]] : [[zinc]] {{ind|30}}Zn, [[cadmium]] {{ind|48}}Cd, [[Mercure (chimie)|mercure]] {{ind|80}}Hg et [[copernicium]] {{ind|112}}Cn ; en vertu de cette définition, il est possible de considérer les deux premiers comme des métaux pauvres, et les deux derniers comme des métaux de transition. Sur la [[Éléments de la période 7|{{7e|période}}]], seul le [[flérovium]] {{ind|114}}Fl a été caractérisé comme métal pauvre<ref name="10.1524/ract.2010.1705">

Parmi les métaux pauvres, on range généralement le [[gallium]] <sub>31</sub>Ga, l'[[indium]] <sub>49</sub>In, l'[[étain]] <sub>50</sub>Sn, le [[thallium]] <sub>81</sub>Tl, le [[plomb]] <sub>82</sub>Pb et le [[bismuth]] <sub>83</sub>Bi. L'[[aluminium]] <sub>13</sub>Al peut être vu comme un [[métalloïde]], sinon il est rangé parmi les métaux pauvres. La chimie du [[polonium]] <sub>84</sub>Po est globalement semblable à celle du [[tellure]], qui est un métalloïde, mais ses propriétés physiques — hormis sa [[radioactivité]] — peuvent l'apparenter davantage aux métaux pauvres. Sur le flanc gauche, la définition IUPAC des métaux de transition<ref name="IUPAC Gold Book Transition Element">{{GoldBook|title=transition element|file=T06456}} : {{Citation bloc|''{{lang|en|''Transition element:'' an element whose atom has an incomplete d sub-shell, or which can give rise to cations with an incomplete d sub-shell}}''.}}</ref> laisse place au doute concernant les [[Éléments du groupe 12|éléments du {{12e|groupe}}]] : [[zinc]] {{ind|30}}Zn, [[cadmium]] {{ind|48}}Cd, [[Mercure (chimie)|mercure]] {{ind|80}}Hg et [[copernicium]] {{ind|112}}Cn ; en vertu de cette définition, il est possible de considérer les deux premiers comme des métaux pauvres, et les deux derniers comme des métaux de transition. Sur la [[Éléments de la période 7|{{7e|période}}]], seul le [[flérovium]] {{ind|114}}Fl a été caractérisé comme métal pauvre<ref name="10.1524/ract.2010.1705">
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}}</ref> ; il est possible que d'autres éléments du {{nobr|bloc p}} de cette [[Période du tableau périodique|période]] le soient également, mais leur nature chimique n'a pas été suffisamment étudiée pour trancher.


D'une manière générale, le positionnement d'un élément dans une série chimique est parfois rendu délicat en raison de l'existence d'[[Allotropie|allotropes]] aux propriétés différentes. C'est par exemple le cas de l'étain : il existe d'une part sous une [[Phase (thermodynamique)|{{nobr|phase α}}]] grise de [[Système réticulaire cubique|structure cubique]] de type [[Diamant (cristal)|diamant]], stable aux basses températures, aux propriétés [[métalloïde]]s proches d'un [[non-métal]], et, d'autre part, une {{nobr|phase β}} blanche [[Système réticulaire tétragonal|structure tétragonale]], dont les propriétés sont celles d'un métal pauvre ; cette phase étant stable à température ambiante, l'étain est généralement considéré comme un métal pauvre.
Ces éléments sont des métaux mous ou fragiles à la résistance mécanique médiocre avec une [[température de fusion]] inférieure à celle des métaux de transition. Leur [[structure cristalline]] présente un caractère [[Liaison covalente|covalent]] plus marqué et des structures plus complexes, avec un nombre plus réduit de liaisons par atome que les autres éléments métalliques. Leur chimie est marquée, à des degrés divers, par une tendance à former des liaisons covalentes, un caractère [[amphotère]] [[acide]]/[[Base (chimie)|basique]], et la formation d'[[Espèce chimique|espèces]] [[anion]]iques telles que les [[aluminate]]s, les {{Lien|lang=en|trad=Stannate|fr=Stannate|texte=stannates}} et les {{Lien|lang=en|fr=Bismuthate|texte=bismuthates}}, respectivement par l'aluminium, l'étain et le bismuth. Ils peuvent également former des {{Lien|lang=en|trad=Zintl phase|fr=Phase de Zintl|texte=phases de Zintl}} avec un [[métal vrai]] ([[métal alcalin]] ou [[métal alcalino-terreux]]), comme les composés [[intermétallique]]s NaTl et {{fchim|Na|2|Tl}}.


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Gallium crystals.jpg | [[Gallium]] <sub>31</sub>Ga.
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Indium.jpg | [[Indium]] <sub>49</sub>In.
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Thallium pieces in ampoule.jpg | [[Thallium]] <sub>81</sub>Tl.
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Lead electrolytic and 1cm3 cube.jpg | [[Plomb]] <sub>82</sub>Pb.
Bismuth crystals and 1cm3 cube.jpg | [[Bismuth]] <sub>83</sub>Bi.
Bismuth crystals and 1cm3 cube.jpg | [[Bismuth]] <sub>83</sub>Bi.
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== Propriétés ==

Le tableau ci-dessous résume quelques propriétés physiques des métaux pauvres ; les données relatives au [[flérovium]] proviennent toutes de calculs sur la base des modèles numériques existants<ref name="10.1007/978-94-007-0211-0_14">
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| nom1 = Darleane C. Hoffman, Diana M. Lee et Valeria Pershina
| titre = Transactinide Elements and Future Elements
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| consulté le = 15 janvier 2017
| doi = 10.1007/978-94-007-0211-0_14
| bibcode = 2011tcot.book.1652H
| isbn = 978-94-007-0210-3
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| langue = en
| nom1 = Burkhard Fricke
| titre = Superheavy elements a prediction of their chemical and physical properties
| périodique = Structure and Bonding
| volume = 21
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| année = 2007
| pages = 89-144
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| consulté le = 15 janvier 2017
| doi = 10.1007/BFb0116498
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|-
! [[Élément chimique|Élément]]
! [[Masse atomique|Masse<br>atomique]]
! [[Point de fusion|Température<br>de fusion]]
! [[Point d'ébullition|Température<br>d'ébullition]]
! [[Masse volumique|Masse<br>volumique]]
! [[Rayon atomique|Rayon<br>atomique]]
! [[Configuration électronique|Configuration<br> électronique]]
! [[Énergie d'ionisation|Énergie<br>d'ionisation]]
! [[Électronégativité]]<br>([[Échelle de Pauling|Pauling]])
|- style="text-align:right"
! [[Aluminium]]
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|- style="text-align:right"
! [[Plomb]]
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| style="text-align:center" | 1,87
|- style="text-align:right"
! [[Bismuth]]
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! [[Flérovium]]
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|}


== Notes et références ==
== Notes et références ==

Version du 15 janvier 2017 à 19:45

  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
1 H   He
2 Li Be   B C N O F Ne
3 Na Mg   Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
8 Uue Ubn  
   
  * La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
 
  ** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
 
  Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp
Uth Uts Uto Ute Uqn Uqu Uqb  
 
  Li Métaux alcalins Al Métaux pauvres
  Be Métaux alcalino-terreux B Métalloïdes
  La Lanthanides Non-métaux :
  Ac Actinides H « CHNOPS » et sélénium
  Sc Métaux de transition F Halogènes
  Mt Nature chimique inconnue He Gaz nobles
  Uue Éléments hypothétiques (dont les superactinides)

En chimie, un métal pauvre, parfois appelé métal de post-transition ou métal post-transitionnel par anglicisme, est un élément chimique métallique situé, dans le tableau périodique, entre les métaux de transition à leur gauche et les métalloïdes à leur droite. Le terme métal pauvre est assez peu employé et en concurrence avec diverses autres appellations, également peu employées, recouvrant des notions apparentées, comme métal du bloc p ; il rend compte du fait que les propriétés métalliques de ces éléments sont les moins marquées de l'ensemble des métaux. Il est employé ici à défaut d'une terminologie validée par l'IUPAC pour désigner collectivement les éléments de cette nature.

Il s'agit de métaux mous ou fragiles à la résistance mécanique médiocre avec une température de fusion inférieure à celle des métaux de transition. Leur structure cristalline présente un caractère covalent plus marqué et des structures plus complexes, avec un nombre plus réduit de liaisons par atome que les autres éléments métalliques. Leur chimie est marquée, à des degrés divers, par une tendance à former des liaisons covalentes, un caractère amphotère acide/basique, et la formation d'espèces anioniques telles que les aluminates, les stannates et les bismuthates (en), respectivement par l'aluminium, l'étain et le bismuth. Ils peuvent également former des phases de Zintl (en) avec un métal vrai (métal alcalin ou métal alcalino-terreux), comme les composés intermétalliques NaTl et Na2Tl.

Parmi les métaux pauvres, on range généralement le gallium 31Ga, l'indium 49In, l'étain 50Sn, le thallium 81Tl, le plomb 82Pb et le bismuth 83Bi. L'aluminium 13Al peut être vu comme un métalloïde, sinon il est rangé parmi les métaux pauvres. La chimie du polonium 84Po est globalement semblable à celle du tellure, qui est un métalloïde, mais ses propriétés physiques — hormis sa radioactivité — peuvent l'apparenter davantage aux métaux pauvres. Sur le flanc gauche, la définition IUPAC des métaux de transition[1] laisse place au doute concernant les éléments du 12e groupe : zinc 30Zn, cadmium 48Cd, mercure 80Hg et copernicium 112Cn ; en vertu de cette définition, il est possible de considérer les deux premiers comme des métaux pauvres, et les deux derniers comme des métaux de transition. Sur la 7e période, seul le flérovium 114Fl a été caractérisé comme métal pauvre[2],[3] ; il est possible que d'autres éléments du bloc p de cette période le soient également, mais leur nature chimique n'a pas été suffisamment étudiée pour trancher.

D'une manière générale, le positionnement d'un élément dans une série chimique est parfois rendu délicat en raison de l'existence d'allotropes aux propriétés différentes. C'est par exemple le cas de l'étain : il existe d'une part sous une phase α grise de structure cubique de type diamant, stable aux basses températures, aux propriétés métalloïdes proches d'un non-métal, et, d'autre part, une phase β blanche structure tétragonale, dont les propriétés sont celles d'un métal pauvre ; cette phase étant stable à température ambiante, l'étain est généralement considéré comme un métal pauvre.

Propriétés

Le tableau ci-dessous résume quelques propriétés physiques des métaux pauvres ; les données relatives au flérovium proviennent toutes de calculs sur la base des modèles numériques existants[4],[5] :

Élément Masse
atomique
Température
de fusion
Température
d'ébullition
Masse
volumique
Rayon
atomique
Configuration
électronique
Énergie
d'ionisation
Électronégativité
(Pauling)
Aluminium 26,981 538 5 u 660,32 °C 2 519 °C 2,70 g·cm-3 143 pm [Ne] 3s2 3p1 577,5 kJ·mol-1 1,61
Gallium 69,723(1) u 29,771 °C 2 204 °C 5,91 g·cm-3 135 pm [Ar] 3d10 4s2 4p1 578,8 kJ·mol-1 1,81
Indium 114,818(1) u 156,60 °C 2 072 °C 7,31 g·cm-3 167 pm [Kr] 4d10 5s2 5p1 558,3 kJ·mol-1 1,78
Étain 118,710(7) u 231,93 °C 2 602 °C 7,27 g·cm-3 140 pm [Kr] 4d10 5s2 5p2 708,6 kJ·mol-1 1,96
Thallium 204,383 5 u 304 °C 1 473 °C 11,85 g·cm-3 170 pm [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p1 589,4 kJ·mol-1 1,62
Plomb 207,2(1) u 327,46 °C 1 749 °C 11,34 g·cm-3 175 pm [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2 715,6 kJ·mol-1 1,87
Bismuth 208,980 40 u 271,40 °C 1 564 °C 9,78 g·cm-3 156 pm [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3 703 kJ·mol-1 2,02
Polonium [209] 254 °C 962 °C 9,40 g·cm-3 168 pm [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p4 812,1 kJ·mol-1 2,0
Flérovium [289] 67 °C 147 °C 14 g·cm-3 180 pm [Rn] 5f14 6d10 7s2 7p2 823,9 kJ·mol-1

Notes et références

  1. (en) « transition element », IUPAC, Compendium of Chemical Terminology [« Gold Book »], Oxford, Blackwell Scientific Publications, 1997, version corrigée en ligne :  (2019-), 2e éd. (ISBN 0-9678550-9-8) :

    « Transition element: an element whose atom has an incomplete d sub-shell, or which can give rise to cations with an incomplete d sub-shell. »

  2. (en) Robert Eichler, N. V. Aksenov, Yu. V. Albin, A. V. Belozerov, G. A. Bozhikov, V. I. Chepigin, S. N. Dmitriev, R. Dressler, H. W. Gäggeler, V. A. Gorshkov, G.S. Henderson et al., « Indication for a volatile element 114 », Radiochimica Acta, vol. 98, no 3,‎ , p. 133-139 (DOI 10.1524/ract.2010.1705, lire en ligne)
  3. (en) J. V. Kratz, « The impact of the properties of the heaviest elements on the chemical and physical sciences », Radiochimica Acta, vol. 100, nos 8-9,‎ , p. 569-578 (DOI 10.1524/ract.2012.1963, lire en ligne)
  4. (en) Darleane C. Hoffman, Diana M. Lee et Valeria Pershina, « Transactinide Elements and Future Elements », The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements,‎ , p. 1652-1752 (ISBN 978-94-007-0210-3, DOI 10.1007/978-94-007-0211-0_14, Bibcode 2011tcot.book.1652H, lire en ligne)
  5. (en) Burkhard Fricke, « Superheavy elements a prediction of their chemical and physical properties », Structure and Bonding, vol. 21,‎ , p. 89-144 (DOI 10.1007/BFb0116498, lire en ligne)