Élément chimique · fiche de référence

30Zn

Zinc

Le zinc est l’élément 30 (Zn), situé en période 4, groupe 12 et dans le bloc d. À température ambiante, son état de référence est solide. Sa configuration électronique est [Ar] 3d10 4s2.

Numéro atomique30

Poids atomique standard65,38(2)

Groupe12

Période4

Blocd

Configuration électronique[Ar] 3d10 4s2

Structure électronique

Ce qui gouverne sa chimie

La sous-couche d intervient directement dans la chimie du zinc. Les électrons d et s ont souvent des énergies proches, ce qui favorise plusieurs états d’oxydation, la formation de complexes et, pour de nombreux métaux de transition, des propriétés catalytiques.

La configuration [Ar] 3d10 4s2 doit être lue avec l’état d’oxydation du composé : retirer des électrons modifie l’occupation des orbitales d et peut changer couleur, magnétisme, géométrie de liaison et réactivité.

Formes chimiques

Composés, ions et matériaux

Pour le zinc, les formes chimiques importantes comprennent le métal et ses alliages, ainsi que des oxydes, des halogénures et des complexes de coordination. Plusieurs états d’oxydation sont souvent possibles car les électrons s et d ont des énergies proches ; les ligands autour de l’ion métallique peuvent modifier fortement couleur, magnétisme et réactivité.

Comportement physique

État et changements de phase

À température ambiante, l’état de référence est solide. La masse volumique indiquée est 7,14 g/cm³. Le point de fusion est 692,7 K (419,5 °C). Le point d’ébullition est 1 180 K (906,9 °C). La pression, la pureté et la structure cristalline peuvent modifier les valeurs mesurées.

Présence et applications

Présence, formes et usages

Le zinc est surtout utilisé pour protéger l’acier contre la corrosion par galvanisation. Il entre aussi dans le laiton, certaines pièces moulées et plusieurs types de piles ; sur le plan biologique, les ions zinc sont indispensables au fonctionnement de nombreuses protéines et enzymes.

Dans la pratique

Exemples d’utilisations concrètes

galvanisation

Le zinc protège l’acier en s’oxydant préférentiellement : le revêtement joue le rôle de couche sacrificielle.

laiton

Le laiton cuivre–zinc associe bonne mise en forme, résistance à la corrosion et propriétés mécaniques utiles.

biologie

Les ions ou composés du zinc interviennent dans des structures biologiques, enzymes, signaux cellulaires ou voies métaboliques.

Position périodique

Ce que montrent les éléments voisins

Le zinc est en période 4 et dans le groupe 12. Dans le voisinage affiché, il se trouve entre le cuivre et le gallium sur la même période ; le cadmium est juste au-dessous dans le même groupe. Ces positions permettent de comparer le rayon atomique, l’énergie d’ionisation et les modes de liaison avec les éléments proches.

Données de référence

Propriétés physiques et atomiques

Classificationmétal de transition

État à température ambiantesolide

Électrons par couche2 · 8 · 18 · 2

Masse volumique7,14 g/cm³

Point de fusion692,7 K (419,5 °C)

Point d’ébullition1 180 K (906,9 °C)

Électronégativité de Pauling1,65

Première énergie d’ionisation906,4 kJ/mol

Affinité électronique—

Les valeurs décrivent l’élément ou l’atome neutre lorsque cela s’applique. Les propriétés physiques peuvent dépendre de l’allotrope, de la pression et des conditions de mesure.

Histoire

Découverte et identification

Les premiers usages du zinc sont associés à l’Inde. Il ne s’agit pas d’une découverte moderne unique : usage ancien, identification chimique et définition ultérieure par le numéro atomique correspondent à des étapes différentes.

Isotopes et poids atomique

Ce que signifie la valeur du tableau

Le poids atomique standard est 65.38(2). Cette valeur décrit la composition isotopique de la matière terrestre naturelle ; ce n’est pas la masse d’un atome particulier.

Le zinc possède au moins un isotope stable. Les isotopes ont le même nombre de protons et appartiennent donc au même élément, mais ils diffèrent par leur nombre de neutrons et leur masse atomique.

Précautions

Manipulation et exposition

Les risques associés au zinc dépendent de la forme chimique, de la dose et de la voie d’exposition. Le zinc élémentaire, ses ions et ses composés peuvent avoir des effets biologiques très différents : il faut consulter les données de sécurité de la substance réellement manipulée.