Activité documentaire : LES METAUX ET LEURS UTILISATIONS.

Un peu d’histoire :

De nos jours, les métaux les plus couramment utilisés sont le fer (Fe), le zinc (Zn), l’aluminium (Al), le cuivre (Cu), l’argent (Ag) et l’or (Au). Cependant, ils n’ont pas tous été découverts à la même époque.L'or, connu depuis le Vème millénaire av. J. C., et l'argent, qui étaient avec le cuivre, les métaux les plus souvent trouvés à l'état natif, c'est à dire pur de toute combinaison, ont été très tôt utilisés, mais seulement comme ornement. On peut dire d'une manière générale que les vieilles civilisations utilisaient le bronze, alliage de cuivre et d'étain, depuis 3 500 ans avant J.C. afin de fabriquer des outils et des armes, le fer n'apparaissant que plus tard vers 1 800 avant J.C. Ce dernier existe à l’état natif en très petites quantités, son origine étant météoritique par contre on le trouve en quantités importantes dans différents minerais exploités depuis 1000 av. J. C.Plus récemment au cours du XXème siècle, des métaux n’existant que dans des minerais, le zinc et l’aluminium ont pu être extraits.

Tableau des propriétés :

Métal Or Argent Cuivre Fer Zinc AluminiumSymbole Au Ag Cu Fe Zn Al

CouleurJaune brillant

Gris clair brillant

Rouge Gris Gris Gris brillant

Température de fusion

1064°C 961°C 1084°C 1535°C 420°C 660°C

Comportement à l’air

Ne s’oxyde pas

noircitSe recouvre de vert de

grisrouille

Forme une couche d’oxyde

imperméable

Forme une couche d’oxyde

imperméable et protectrice

Masse de 1 cm3 19,3g 10,5g 8,92g 7,87g 7,14g 2,7g

Signe particulier

Très mou, il est

rarement utilisé seul

Le meilleur conducteur électrique

Très bon conducteur électrique

Attiré par un aimant

Bon conducteur électrique

Utilisations :

L’or : Seul métal pratiquement inaltérable. Sa rareté, son coût limitent son utilisation aux technologies de pointe et à l’industrie de luxe. Métal très malléable, on doit l’allier à un ou plusieurs autres métaux pour l’utiliser.

L’argent : Ses premiers usages furent l’orfèvrerie, les pièces de monnaie, on l’utilise aussi en fine pellicule pour constituer les miroirs. Il a été et reste encore très utilisé dans les domaines de la photographie et de la radiologie. C’est aussi le meilleur conducteur électrique mais son coût limite cette utilisation.

Le cuivre : Très connu pour ses qualités de conducteur électrique, il est utilisé dans tous les montages électriques. Il forme de nombreux tuyaux, robinets et autres matériels de plomberie. Il permet de constituer des alliages, laiton (cuivre et zinc) ou bronze (cuivre et étain).

Le fer : C’est le métal le plus utilisé au monde, principalement sous forme d’alliages (acier et fonte) grâce à son faible coût et ses propriétés mécaniques. Cependant, il rouille au contact de l’air, il faut donc le protéger contre la corrosion.

Au

Ag

CuFeZnAl

5000 av. J.C.

3500 av. J.C.

3000 av. J.C.

1000 av. J.C.

XVIe siècle.XIXe siècle.

Le zinc : Une bonne part de la production du zinc est utilisée pour la galvanisation (dépôt d’une mince couche de zinc sur l’acier afin de le protéger). La tôle galvanisée est utilisée dans l’industrie automobile mais aussi dans le bâtiment.

L’aluminium : Sa faible densité, sa résistance mécanique mais aussi face à l’oxydation en font un matériau idéal pour les emballages. Il est également très utilisé dans l’industrie (transports, bâtiment, aérospatiale…)

QUESTIONS :

1. Quel est le métal connu depuis le plus longtemps ?

2. Pourquoi certains métaux ont-ils été découverts avant d’autres ?

3. Qu’est ce que l’électrum ?

4. L’une des 7 merveilles du monde, le colosse de Rhodes était en métal, lequel ?

5. D’où provient le fer à l’état natif ?

6. De quel minerai l’aluminium est - il extrait ?

7. Quel est l’origine du nom de ce minerai ?

8. Esquisser la courbe de fusion d’un de ces métaux.

9. Quel est le meilleur conducteur ?

10. Quel est le seul métal à posséder des propriétés magnétiques ?

11. Pourquoi effectue t - on parfois des soudures à l’or plutôt qu’avec ce métal ?

12. Quel est le métal le plus utilisé dans les montages électriques ?

13. Pourquoi dépose t - on une fine couche de zinc sur les objets en fer ?

14. Comment se nomme cette technique ?

15. Quel est le principal avantage du fer ?

16. Quel est le plus gros inconvénient du fer ?

17. Quel est le métal le plus dense ?

18. Donner la définition du terme densité.

19. Il est souvent question du cuivre dans l’actualité, pour quelle raison ?

20. Proposer et décrire un protocole expérimental permettant de connaître la densité d’un métal à partir d’un objet quelconque (vous disposerez du matériel que vous jugerez nécessaire)