Étain

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Étain
Indium ← Étain → Antimoine Ge   50 Sn                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               ↑ Sn ↓ Pb Table complète • Table étendue
Informations générales
Nom, symbole, numéro	Étain, Sn, 50
Série chimique	métaux pauvres
Groupe, période, bloc	14, 5, p
Masse volumique	5,77 g·cm-3 (gris), 7,29 g·cm-3 (blanc)[1]
Dureté	1,5
Couleur	Gris argenté
No CAS	7440-31-5 [2]
No EINECS	231-141-8
Propriétés atomiques
Masse atomique	118,710 ± 0,007 u [1]
Rayon atomique (calc)	145 pm (145 pm)
Rayon de covalence	1,39 ± 0,04 Å [3]
Rayon de van der Waals	217
Configuration électronique	[Kr] 4d10 5s2 5p2
Électrons par niveau d’énergie	2, 8, 18, 18, 4
État(s) d’oxydation	0, +2, +4
Oxyde	Amphotère
Structure cristalline	Tétragonal
Propriétés physiques
État ordinaire	solide
Point de fusion	231,928 °C (congélation)[4]
Point d’ébullition	2 602 °C [1]
Énergie de fusion	7,029 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation	295,8 kJ·mol-1
Volume molaire	16,3 cm3·mol-1 [5]
Pression de vapeur	5,78×10-21 Pa à 231,85 °C [5]
Vitesse du son	2 500 m·s-1 à 20 °C
Divers
Électronégativité (Pauling)	1,96
Chaleur massique	228 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique	9,17×106 S·m-1
Conductivité thermique	66,6 W·m-1·K-1
Solubilité	sol. dans HCl, H2SO4 concentré chaud[6]
Énergies d’ionisation[7]
1re : 7,34392 eV	2e : 14,6322 eV
3e : 30,50260 eV	4e : 40,73502 eV
5e : 72,28 eV
Isotopes les plus stables
iso AN Période MD Ed PD MeV 112Sn 0,97 % stable avec 62 neutrons 114Sn 0,65 % stable avec 64 neutrons 115Sn 0,34 % stable avec 65 neutrons 116Sn 14,54 % stable avec 66 neutrons 117Sn 7,68 % stable avec 67 neutrons 118Sn 24,23 % stable avec 68 neutrons 119Sn 8,59 % stable avec 69 neutrons 120Sn 32,59 % stable avec 70 neutrons 122Sn 4,63 % stable avec 72 neutrons 124Sn 5,79 % stable avec 74 neutrons 126Sn {syn.} ~100 000 a β- 0,380 126Sb
Précautions
Directive 67/548/EEC[8]
État pulvérulent : Xi
Symboles : Xi : Irritant Phrases R : R36/37 : Irritant pour les yeux et les voies respiratoires. Phrases S : S26 : En cas de contact avec les yeux, laver immédiatement et abondamment avec de l’eau et consulter un spécialiste.
Phrases R : 36/37,
Phrases S : 26,
SIMDUT[9]
Produit non contrôlé Ce produit n'est pas contrôlé selon les critères de classification du SIMDUT. Divulgation à 1,0% selon la liste de divulgation des ingrédients Commentaires : La dénomination chimique et la concentration de cet ingrédient doivent être divulgués sur la fiche signalétique s'il est présent à une concentration égale ou supérieure à 1,0 % dans un produit contrôlé.
SGH[8]
État pulvérulent : Attention H319, H335, P261, P305, P338, P351, H319 : Provoque une sévère irritation des yeux H335 : Peut irriter les voies respiratoires P261 : Éviter de respirer les poussières/fumées/gaz/brouillards/vapeurs/aérosols. P305 : EN CAS DE CONTACT AVEC LES YEUX: P338 : Enlever les lentilles de contact si la victime en porte et si elles peuvent être facilement enlevées. Continuer à rincer. P351 : Rincer avec précaution à l’eau pendant plusieurs minutes.
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

L’étain, du latin stannum, est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Sn et de numéro atomique 50.

Caractéristiques

C'est un métal gris-argent, malléable, moyennement ductile à température ambiante. Il est hautement cristallisé et « crie » ou « pleure » lorsqu'on en plie une barre (rupture des liaisons cristallines).

Il résiste à la corrosion par l'eau de mer et l'eau douce, mais peut être attaqué par les acides forts.

C'est une ressource non renouvelable.

Variétés allotropiques

À la pression atmosphérique, l'étain pur possède trois variétés allotropiques (il peut exister sous trois formes cristallines). Entre 13 °C et 162 °C, l'étain est sous forme β, c'est l'étain blanc, de masse volumique 7,28 g.cm^-3. Au dessus de 162 °C, on trouve la forme γ, structure orthorhombique, cassante, que l'on peut pulveriser avec un mortier. En dessous de 13 °C, l'étain blanc se transforme lentement en étain gris, de structure diamant, c'est la forme α, de densité 5,75 g.cm^-3.

Cette transformation et le changement de densité qui l'accompagne affectent la tenue mécanique du matériau. En dessous de -50 °C, la transformation est rapide et l'étain devient pulvérulent (tombe en poussière). C'est la « peste de l'étain ». Il a été avancé par certains historiens que le changement de forme allotropique de l'étain ait pu jouer un rôle dans les défaites de Napoléon I^er en Russie. Exposés à la très basse température ambiante de la campagne de Russie les boutons d'étain des uniformes des soldats devenaient cassants par transformation en étain gris entraînant chez eux un certain inconfort^[10].

Historique

L'étain était connu dans l'Antiquité sur toute la planète. Le nom d'origine latine stannum ou stagnum fut d'abord utilisé pour un mélange d'argent et de plomb. Les navires phéniciens franchirent les colonnes d'Hercule et allèrent jusqu'en Bretagne et en Cornouaille (les mythiques « îles Cassitérides ») à la recherche des mines d'étain (en grec ancien κασσίτερος). Plus tard, Jules César a décrit l'exploitation de minerais d'étain dans les mines de Cornouailles en Grande-Bretagne. Depuis la Grande-Bretagne, la route de l'étain, passant en Gaule et empruntant le Rhône, fait partie des objectifs de la conquête césarienne, laquelle est de sécuriser cette voie d'approvisionnement.

Utilisations

Sous forme d'étain

Création et Moulage en « plat d'étain »

• Fer-blanc : tôles fines d'acier doux recouvertes d'une mince couche d'étain, généralement par électro-déposition. Le fer-blanc est surtout utilisé pour fabriquer les emballages métalliques (boîtes de conserve).
• Brasure (incorrectement nommé soudure): Le métal d'apport est constitué par un alliage, souvent d'étain (à raison de 2 à 63 %) avec le plomb, à bas point de fusion (185 °C). Du fait de la méfiance de plus en plus grande vis-à-vis du plomb, la composition évolue vers des alliages sans plomb, par exemple étain-cuivre ou étain-argent, beaucoup plus chers et nécessitant une température plus élevée (225 °C). De par leur bonne conductivité et de leur relativement basse température de fusion, ces alliages sont très couramment utilisés pour souder des composants électroniques sur des circuits imprimés.
• Étamage : l'étamage consiste à recouvrir une pièce métallique d'une fine couche d'étain pour des raisons alimentaires ou pour garantir de bons contacts électriques. L'étain pur (sans plomb) peut cependant former des « whiskers », c'est-à-dire des fils micrométriques susceptibles de provoquer des courts-circuits. Le processus de formation des « whiskers », qui dure plusieurs mois, est mal compris (il semble que l'intensité du champ magnétique joue un rôle). Des remèdes existent (ajouts de traces d'autres métaux au moment du dépôt de la couche d'étain).
• Monnaies : On incorpore souvent de l'étain dans les pièces de monnaie. Les pièces de 50 centimes, 20 centimes et 10 centimes d'Euro en contiennent 1 %.
• Vaisselle et décoration : généralement en « métal anglais », un alliage d'étain (de 70 à 94 %), d'antimoine (de 5 à 24 %) et de cuivre (jusqu'à 5 %).
• Produit anti-algues : on traite les coques de bateau avec une peinture contenant une substance dérivé du tributylétain (C₄H₉)₃Sn. Ces composés utilisés pour empêcher la fixation des algues sur les coques des navires sont toxiques pour l'environnement, ce qui en fait limiter l'usage actuellement.
• Verre : pour fabriquer le verre plat, le procédé le plus répandu est le flottage sur lit d'étain en fusion (float glass).
• Supraconducteur : l'alliage étain-niobium Nb₃Sn est supraconducteur à des températures relativement « élevées » (température critique de -254,15 °C). Ses performances : densité de courant de 750 A⋅mm^-2 sous 12 Tesla le désigne comme le successeur du niobium-titane pour les applications à grande échelle.
• Les feuilles d’étain ont été utilisées pour la conservation de la viande.
• Figurines, soldats dit « de plomb », en étain ou alliage avec plomb, objets décoratifs.

Sous forme de bronze

Le bronze, mélange de cuivre et d'étain, est actuellement considéré comme le premier alliage qui a été réalisé et utilisé par l'homme. Son influence fut si grande qu'une période de la préhistoire (protohistoire) fut appelée « âge du bronze » en référence à cet alliage (d'environ 2000 à 800 avant J.-C.). Le nom « bronze » viendrait de Brindisi, ville d'Italie, célèbre dans l'antiquité par sa métallurgie du bronze. En Mésopotamie, à Ur, on a trouvé des objets en bronze datés de 5 000 ans avant Jésus-Christ.

L'étain intervient sous forme alliée dans la composition de nombreux objets, instruments ou matériaux, notamment:

• Sculpture : l'alliage noble pour les sculptures est le bronze (environ 80 % cuivre, 20 % étain).
• Robinetterie : utilisation d'un alliage intermédiaire entre le laiton et le bronze qui comprend 10 % d'étain et 3 % de zinc.
• Tuyau d'orgue : utilisation d'un alliage comprenant 77,5 % d'étain, 22 % de plomb et 0,5 % de cuivre. Il donne une belle sonorité, résiste bien à la corrosion et garde une belle couleur pour les tuyaux de « montre ».
• Cloche : utilisation du bronze contenant entre 21,5 et 24 % d'étain (d'autant plus que la cloche est petite).
• Canon de l'artillerie à poudre.
• L'or mussif est un bi-sulfure d'étain d'aspect doré, utilisé notamment dans l'art byzantin pour les icônes et les mosaïques.

Divers

La Malaisie est le pays où se situent la plupart des réserves mondiales d'étain. La cassitérite y est notamment exploitée par dragage des fonds sous-marins, ce qui n'est pas sans poser de sérieux problèmes environnementaux.

Symbolique

• Les noces d'étain symbolisent les 10 ans de mariage dans le folklore français.
• L'étain est le 4^e niveau dans la progression de la sarbacane sportive.

Articles liés

• Étain 100

Liens externes

• Les fausses idées reçues sur l'Etain
• Informations de marché, sur le site de la Conférence des Nations unies pour le commerce et le développement
• Les Whiskers d'étain

Notes et références

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