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Le zinc
Zn Le zinc (symbole : Zn) est un élément chimique métallique de transition, situé dans la deuxième colonne du tableau périodique, avec le numéro atomique 30. Il est généralement de couleur gris bleuâtre. C'est un métal malléable, ductile et relativement réactif. Il a une faible point de fusion, ce qui le rend facile à travailler, et il est généralement trouvé sous forme solide à température ambiante. Le zinc est également résistant à la corrosion et est souvent utilisé comme revêtement protecteur sur d'autres métaux pour prévenir la rouille et la corrosion. Utilisations :
• Galvanisation. - Le zinc est largement utilisé dans le processus de galvanisation, où il est utilisé pour recouvrir les surfaces d'autres métaux, comme l'acier, pour les protéger de la corrosion.

• Alliages. - Le zinc est un composant important de nombreux alliages métalliques, tels que le laiton (cuivre-zinc) et le bronze d'aluminium (aluminium-zinc).

• Industrie chimique. - Le zinc est utilisé dans la production d' engrais, de peintures, de pigments, de produits pharmaceutiques et de catalyseurs.

• Batteries. - Le zinc est utilisé dans certaines batteries, telles que les piles alcalines et les piles zinc-air.

Le zinc est un oligo-élément essentiel pour la santé humaine, jouant un rôle crucial dans la croissance, le développement et la fonction immunitaire. Il est souvent consommé sous forme de supplément alimentaire.
 
Numéro atomique
Masse atomique (uma)
Point d'ébullition (°C)*
Point de fusion (°C)
Masse volumique (g/cm3)*
Structure électronique*
Degrés d'oxydation
30
65,37
906*
419,5
7,14
(Ar)3r104s2
2
 
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Les minerais de zinc.
Les principaux minerais de zinc comprennent plusieurs minéraux dans lesquels le zinc est généralement présent sous forme de sulfures, d'oxydes ou de carbonates. Voici quelques-uns des minerais de zinc les plus courants :
• La sphalérite  est le principal minerai de zinc et est souvent la source primaire de zinc dans le monde. Il s'agit d'un minéral de sulfure de zinc (ZnS) qui peut également contenir des traces de fer, de cadmium, de gallium et d'indium. La sphalérite est souvent associée à d'autres minéraux de sulfure tels que la pyrite, la galène et la chalcopyrite.

• La smithsonite est un minerai de zinc composé de carbonate de zinc (ZnCO3). Il est généralement trouvé sous forme de masses cristallines, de nodules ou de croûtes. La smithsonite est souvent de couleur blanche, grise, jaune, verte ou bleue, selon les impuretés présentes dans le minerai.

• La wurtzite est un polymorphe de la sphalérite, ce qui signifie qu'il a la même composition chimique mais une structure cristalline différente. Elle est moins courante que la sphalérite, mais elle peut également être exploitée pour obtenir du zinc.

• L'hydrozincite est un autre minéral de carbonate de zinc, composé de Zn5(CO3)2(OH)6 et qui peut être trouvé sous forme de croûtes, de masses ou de formations stalactitiques et peut se former dans des environnements d'oxydation près des zones de gisements de zinc.

Ces minerais de zinc sont extraits dans des mines à travers le monde, avec des gisements significatifs présents dans des pays comme l'Australie, la Chine, le Pérou, le Canada et les États-Unis. Après l'extraction, le minerai est généralement transformé en concentré de zinc, qui est ensuite raffiné pour produire du zinc métallique pur.

Les principaux composés du zinc. 
Voici quelques-uns des composés de zinc les plus courants :

• Oxyde de zinc (ZnO). - L'oxyde de zinc est l'un des composés les plus importants du zinc. Il est largement utilisé dans la fabrication de produits en caoutchouc, de céramiques, de peintures, de pigments, de cosmétiques, de produits pharmaceutiques et de crèmes solaires en raison de ses propriétés de protection UV et de ses propriétés antimicrobiennes.

• Sulfate de zinc (ZnSO4). - Le sulfate de zinc est utilisé dans l'agriculture comme engrais et supplément nutritionnel pour les cultures, ainsi que dans la production d'aliments pour animaux. Il est également utilisé dans les applications industrielles, les produits chimiques et les suppléments alimentaires.

• Chlorure de zinc (ZnCl2). - Le chlorure de zinc est utilisé dans la galvanisation à chaud pour protéger l'acier de la corrosion, ainsi que dans la fabrication de produits chimiques, de médicaments, de pesticides, de teintures et de désinfectants.

• Carbonate de zinc (ZnCO3). - Le carbonate de zinc est utilisé comme pigment dans les peintures, les plastiques, les cosmétiques et les produits pharmaceutiques. Il est également utilisé comme additif alimentaire et comme supplément nutritionnel.

• Acétate de zinc (Zn(CH3COO)2). - L'acétate de zinc est utilisé dans la fabrication de produits chimiques, de médicaments, de colorants et d'autres produits chimiques. Il est également utilisé dans les solutions de galvanoplastie et comme supplément nutritionnel.

• Oxychlorure de zinc (Zn2(OH)3Cl). - L'oxychlorure de zinc est utilisé comme pigment dans les peintures, les encres et les plastiques, ainsi que dans les cosmétiques et les produits pharmaceutiques.

• Fluorure de zinc (ZnF2). - Le fluorure de zinc est utilisé dans les dentifrices et les produits de soins dentaires pour renforcer l'émail des dents. Il est également utilisé dans les industries chimique et métallurgique.

• Nitrate de zinc (Zn(NO3)2). - Le nitrate de zinc est utilisé dans la galvanoplastie, la fabrication de produits chimiques, les engrais et les applications pharmaceutiques.

Les usages du zinc et leur histoire.
Le zinc est l'un des derniers grands métaux à avoir été produit sous forme métallique en Occident, alors même que ses minerais étaient exploités et que son alliage avec le cuivre, le laiton, était fabriqué depuis des millénaires. La raison de ce retard tient à la chimie même du métal : contrairement au cuivre ou au fer, le zinc ne peut être réduit en un lingot de métal liquide dans un foyer de fonderie conventionnel, car sa température d'ébullition (environ 907 °C) est inférieure à celle requise pour sa réduction à partir de l'oxyde, de sorte que le métal s'échappe sous forme de vapeur hautement réactive au lieu de s'accumuler dans le creuset. La métallurgie du zinc est donc, dès ses origines, une métallurgie de la distillation, et non de la fusion.

Les premières productions de zinc métallique à l'échelle industrielle ne se situent ni en Europe ni dans le monde méditerranéen, mais dans le sous-continent indien. Dès le premier millénaire de notre ère, les chimistes indiens, les iatrochemists, décrivent dans leurs traités des procédés de laboratoire pour produire du zinc par distillation à haute température. Vers l'an mil, ces procédures scientifiques se transforment en procédés commerciaux à Zawar, au Rajasthan, ainsi que sur au moins un autre site du nord-ouest de l'Inde, donnant naissance à une véritable industrie chimique fondée sur la pratique scientifique bien avant que de tels développements n'apparaissent en Europe. La Chine développe à son tour, un peu plus tard, une production à l'échelle industrielle, mais selon une technique de distillation totalement différente, dite per descensum (distillation descendante), consistant à chauffer le minerai dans des creusets disposés de manière à ce que la vapeur de zinc se condense vers le bas. Au seizième siècle, sous la dynastie Ming, la Chine produit des pièces de monnaie contenant jusqu'à 99 % de zinc, et ses lingots, exportés vers l'Europe via la Compagnie des Indes orientales, y sont connus sous le nom d'"étain des Indes" ou de "zinc des Indes".

En Europe, la connaissance du zinc métallique reste longtemps indirecte. Les Romains fabriquent du laiton en fondant du cuivre avec de la calamine, un minerai de carbonate de zinc, sans isoler le métal. Albert le Grand, au treizième siècle, paraît être le premier à mentionner le zinc, et Paracelse, au seizième siècle, en connaît quelques propriétés principales. Il faut attendre 1746 pour que le chimiste allemand Andreas Marggraf isole le zinc et le décrive comme un métal distinct, mettant fin à des siècles de confusion sur sa nature. Entre-temps, la technologie de la distillation du zinc a été importée de Chine en Angleterre vers 1730, et en 1739 un brevet est obtenu pour une méthode de distillation, avec l'érection d'une fonderie à Bristol. C'est toutefois au XIXe siècle que l'industrie du zinc prend véritablement son essor en Europe. En 1806, le chimiste belge l'abbé Jean-Jacques Daniel Dony met au point à Liège le procédé de réduction et de distillation dit « procédé liégeois », qui est industrialisé en 1808 dans l'usine de la Vieille-Montagne. La grande industrie belge du zinc, fondée par Mosselmann dans la continuité de l'œuvre de Dony, s'impose rapidement, et la production de zinc laminé vient s'ajouter à l'usage traditionnel du laiton. En Silésie, l'industrie est révolutionnée au début du XIXe siècle par l'introduction de la fabrication du spelter (zinc brut de distillation), à la suite de l'apprentissage du procédé anglais par Johann Ruhberg, qui construit le premier four à zinc de Haute-Silésie. La production européenne de spelter, inférieure à 5 000 tonnes en 1830, atteint un peu plus de 17 000 tonnes en 1840, puis connaît une croissance régulière qui fait du zinc le troisième métal non ferreux par ordre d'importance industrielle. Aux États-Unis, la production expérimentale de zinc métallique commence en 1838, mais la production régulière n'est entreprise qu'en 1859, lorsque J. Wharton démarre la fusion du zinc dans des fours à moufle de type belge avec de l'anthracite de Pennsylvanie.

L'application qui propulse véritablement l'industrie du zinc à l'échelle mondiale est la galvanisation, c'est-à-dire la protection du fer contre la corrosion par un revêtement de zinc, obtenu soit par immersion dans un bain liquide, soit par électrolyse. Cet usage, qui permet au fer de résister à la rouille et autorise son emploi dans les monuments, les halles centrales de Paris, les théâtres et les gares de chemin de fer au cours du XIXe siècle, représente encore en 2020 la moitié de la demande mondiale de zinc. La progression de la galvanisation à partir des années 1870 stimule fortement la production : la production mondiale de zinc passe d'environ 133 000 tonnes en 1870 à 228 000 tonnes en 1880, puis à 343 000 tonnes en 1890 et à 465 500 tonnes en 1900. Au début du XXe siècle, la production mondiale s'élève à environ 740 000 tonnes, dont un tiers provient des États-Unis, un tiers de l'Allemagne et 20 % de la Belgique.

Le XXe siècle est marqué par une mutation technologique majeure : le passage progressif de la distillation thermique à l'électrolyse en solution aqueuse. Le principe de l'électrolyse du zinc à partir de solutions sulfuriques est breveté dès 1881 par Letrange, et l'usage de cathodes d'aluminium est breveté en 1895, mais il faut attendre la reconnaissance de l'importance de l'élimination des impuretés (notamment l'antimoine et le cobalt) en 1913 pour que la production commerciale démarre véritablement, à partir de 1915. Les premières grandes usines électrolytiques sont érigées aux États-Unis et au Canada, et dès le début des années 1920, la capacité mondiale de zinc électrolytique atteint environ 120 000 tonnes par an, soit plus de 10 % de la production mondiale d'avant-guerre de spelter. L'électrolyse, qui permet d'obtenir un zinc d'une pureté de 99,99 %, supplante progressivement la distillation pour une part croissante de la production, jusqu'à représenter plus de 80 % de la production mondiale à la fin du XXe siècle. Les procédés thermiques subsistent néanmoins, notamment le procédé discontinu des fours à creusets horizontaux, dérivé du procédé liégeois, et le procédé à la verticale, qui effectue la réduction de l'oxyde de zinc par le carbone à une température de 950 à 1000 °C, supérieure à la température d'ébullition du métal, ce qui permet sa récupération sous forme de vapeur et de liquide à la sortie des condenseurs.

La géographie de la production se recompose profondément au XXe siècle. Longtemps dominée par l'Europe (Allemagne, Belgique, Pologne (Haute-Silésie)), elle se déplace vers l'Amérique du Nord et l'Australie dans l'entre-deux-guerres, puis vers de nouveaux acteurs à partir des années 1960. La France, troisième producteur européen après la Suède et l'Espagne jusqu'à la fermeture en 1991 du gisement de classe mondiale des Malines (Gard) et en 1993 de celui de Noailliac-Saint-Salvy (Tarn), voit son industrie minière du zinc s'éteindre à la fin du siècle. La production mondiale, qui s'élevait à environ 740 000 tonnes au début du XXe siècle, dépasse 7 millions de tonnes au début du vingt-et-unième siècle, la Chine s'imposant comme le premier producteur et consommateur mondial. Parallèlement, la question environnementale devient centrale : les procédés de grillage des sulfures, longtemps pratiqués sans récupération du soufre, sont progressivement équipés de dispositifs de captation de l'anhydride sulfureux pour la fabrication d'acide sulfurique, et la gestion des résidus de lixiviation, des boues d'électrolyte et des émissions de métaux lourds fait l'objet d'une réglementation croissante dans les pays industrialisés, inscrivant l'industrie du zinc dans la même tension durable entre performance métallurgique et maîtrise des risques qui caractérise l'ensemble des grandes filières de métaux non ferreux.

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