:: wikimiki.org ::

Tungstène

Tungstène

Le tungstène est un élément chimique du tableau périodique de symbole W et de numéro atomique 74. C'est un métal de transition gris-acier blanc, très dur, et lourd qui est reconnu pour ses propriétés physiques. On trouve du tungstène dans de nombreux minerais comme le wolframite et le scheelite. Sous sa forme pure, il est principalement utilisé dans des applications électriques, mais sous forme de composés ou d'alliages il possède de nombreuses applications, comme par exemple, la réalisation d'outils nécessitant une grande dureté (forets, poudres abrasives...).

Caractéristiques notables

Le tungstène pur est un métal dur de couleur allant du gris acier au blanc étain. On peut le couper à l'aide d'une scie à métaux lorsqu'il est très pur, mais il est cassant et difficile à travailler lorsqu'il est impur, et on le travaille normalement par forgage, extrusion, ou étirement. Cet élément a le plus haut point de fusion (3422°C), la plus faible pression de vapeur et la plus grande force de traction de tous les métaux à une température supérieure à 1650°C. Sa résistance à la corrosion est excellente et il ne peut être que légèrement attaqué par les acides minéraux. Le tungstène métallique forme une couche d'oxyde protecteur lorsqu'il est exposé à l'air. Lorsqu'on l'ajoute en faible quantité aux alliages d'acier, il augmente la dureté de celui-ci.

Applications

Le tungstène est un métal utilisé dans un grand nombre d'utilisations, dont la plus importante est le carbure de tungstène (W₂C, WC), qui est utilisé pour la fabrication des pièces d'usure dans la métallurgie, l'industrie minière et pétrolière. Le tungstène est largement utilisé dans les filaments des ampoules électriques et des postes de télévision, ainsi que comme électrode, car on peut en faire de très fins filaments ayant un très haut point de fusion. Autres utilisations :
- Son point de fusion très élevé le rend particulièrement adéquat pour les applications spatiales et celles qui demandent l'utilisation de très hautes températures.
- La dureté et la densité de ce métal le rendent idéal pour faire des alliages de métaux utilisés dans l'armement, les puits de chaleur, ainsi que comme poids et contre-poids.
- Les pièces d'usure utilisées, par exemple dans les outils à haute vitesse, utilisent souvent des alliage de tungstène et d'acier pouvant aller jusqu'a 18 % de tungstène.
- Des composés du tungstène sont utilisés comme catalyseur, pigment inorganique. Le disulfure de tungstène est utilisé comme lubrifiant stable au-dessus de 500°C.
- Étant donné que son coefficient de dilatation est équivalent à celui du verre borosilicate, il est utilisé pour faire des collages verre sur métal.
- Des superalliages contenant du tungstène sont utilisés pour faire des pales de turbine, des outils en acier, ainsi que des plaquages.
- Il est utilisé comme électrode réfractaire dans le soudage au procédé Gtaw(tig).

Histoire

Le premier à avoir supposé l'existence du tungstène (du suédois tung sten signifiant « pierre lourde ») est Peter Woulfe, en 1779, alors qu'il examinait de la wolframite. Il détermina alors que ce minéral devait contenir une autre substance. En 1781, Carl Wilhelm Scheele établit qu'un nouvel acide pouvait être formé à partir du tungstenite. Scheele et Berman suggérèrent qu'il devait être possible d'obtenir un nouveau métal en réduisant cet acide. José et Fausto Elhuyar découvrirent, en 1783, un nouvel acide dérivé de la wolframite identique à l'acide tungstique. En Espagne, un peu plus tard la même année, les deux frères réussirent à isoler le tungstène en réduisant l'acide avec du charbon. On leur attribua la découverte de l'élément.

Occurrence

On trouve du tungstène dans la wolframite qui est un tungstate de fer et de manganèse, FeWO₄/MnWO₄), scheelite (tungstate de calcium, CaWO₄), ferbérite et hübnérite. On trouve d'importants dépôts de ces minéraux en Bolivie, Californie, Chine, Colorado USA, Portugal, Russie, et la Corée du sud. La Chine produit 75% de l'approvisionnement mondial. Le métal est produit commercialement par réduction de l'oxyde de tungstène par de l'hydrogène ou du carbone. ---- carbone Catégorie:Élément chimique Catégorie:Métal de transition ja:タングステン th:ทังสเตน

Tableau périodique des éléments

Le tableau périodique des éléments (également appelé Table de Mendeleïev, classification périodique des éléments, tableau de Mendeleïev, ou simplement tableau périodique) représente tous les éléments chimiques, groupés par leur numéro atomique.

Tableau

Dans des conditions normales de pression et de température :
- Les éléments dont le numéro atomique est rouge sont gazeux ;
- Les éléments dont le numéro atomique est bleu sont liquides ;
- Les éléments dont le numéro atomique est noir sont solides. Dans la nature :

Note

Ce tableau est dit périodique car tous les atomes situés dans une même colonne (de 1 à 18), présentent des propriétés chimiques proches. Dans la colonne 1, le lithium Li et le sodium Na ont un comportement chimique proche. L'explication de ce comportement repose sur le fait que le nombre d'électrons de leur couche la plus périphérique est identique. Li et Na ont un seul électron qui circule sur leur couche la plus externe ; or c'est cet électron externe qui sera disponible pour les réactions chimiques avec d'autres atomes. D'où des propriétés chimiques proches et par conséquent leur regroupement. Les atomes sont donc groupés en familles :
- Les métaux vrais regroupant les métaux alcalins et les métaux alcalino-terreux
- Les métaux de transition
- Les métalloïdes
- Les non-métaux
- Les halogènes
- Les gaz rares
- Les lanthanides
- Les actinides
- Les transuraniens = tous les éléments au-delà de l'uranium Plus le numéro atomique Z (nombre de protons) est élevé, plus les noyaux sont gros. Plus le rapport N/Z (nombre de neutrons sur nombre de protons) est loin de la courbe de stabilité, plus le noyau est instable : il va émettre des particules pour se rapprocher des valeurs stables. On dit qu'il est radioactif. Dans le tableau périodique, les atomes dont aucun isotope n'est stable sont :
- Le technétium 43
- Le prométhium 61
- Tous les éléments à partir du non polonium dont Z est supérieur ou égal à 84.

Recherche d'élements par propriétés

- [http://www.scientificdata.org?tableID=1 Tableau périodique en base de données]

Moyens mnémotechniques

Voici quelques moyens mnémotechniques pour retenir le début de la classification des éléments : (attention, certaines "phrases" sont assez... salaces...)
- Période 2 :
- pour : Lithium, Béryllium, Bore, Carbone, Nitrogène (Azote), Oxygène, Fluor, Néon.
- « Lili Bécha Bien Chez Notre Oncle François-Nestor. »

- « LiBerté Bafouée Contre Notre Organisation Fédérale Néogaulliste (ou Néotroskiste). »
- « Livrez Bêtement Bataille Car Nous, Officiers Français, Négocions. »

- Période 3 :
- pour : Natrium (Sodium), Magnésium, Aluminium, Silicium, Phosphore, Soufre, Chlore, Argon.
- « Napoléon Mangea Allègrement Six Poulets Sans Claquer d'Argent. »

- Période 4 :
- pour : K (Potassium), Calcium, Scandium, Titane, Vanadium, Chrome, Manganèse, Fer, Cobalt, Nickel, Cuivre, Zinc, Gallium, Germanium, Arsenic, Sélénium, Brome, Krypton.
- « Koalas de Canberra, S’écria-T-il, je Veux Croire Mon Frère Complètement ! Ils Nichent, Copulent en Zonages Galamment Gérés, Assistés Seulement, de Brouillons K(r)yptés. »
- « Khrouchtchev Caressa Sciamment Tito. Vorochev Cria Magnianime : "Fé pas le Con Nikita, ton Cul en Zinc Galvanisé te Gène AsSez pour Branler des Krevettes. »

- Période 5 :
- pour : Rubidium, Strontium, Yttrium, Zirconium, Niobium, Molybdène, Technétium, Ruthénium, Rhodium, Palladium, Argent, Cadmium, Indium, Sélénium (Étain), Sb (Antimoine), Tellure, Iode, Xénon.
- « Robin Sur Yvette a le Zèbre Noble de Monsieur Tuc Ru. Rohan Prudemment Agé Céda Inévitablement Sans Subir Tes Idées Xénophobes. »

- Période 6 :
- pour : Césium, Baryum, Lanthanides, Hafnium, Tantale, W (Tungstène), Rhénium, Osmium, Iridium, Platine, Aurus (Or), Hg (Mercure), Thallium, Plomb, Bismuth, Polonium, Astate, Radon.
- « César Balade La Hifi de Tata dans le Wagon et Regarde Ossi Irma. Peter Au Hangar, un Tel Problème Bien Posé Attend Réponse (La ou Lu selon la classification). »

- Groupe 1 :
- pour : Hydrogène, Lithium, Natrium (Sodium), K (Potassium), Rubidium, Césium, Francium.
- « Heureux dans le Lit de Natacha, Krouchtchev Rabaissa Constamment son Froc. »
- « Heureusement, L’interNationale Kommuniste Rebute les Capitalistes Français. »

- Groupe 14 :
- pour : Carbone, Silicium, Germanium, Sn (Étain), Plomb.
- « Ces Simples Gestes Seraient Problématiques. »

- Groupe 16 :
- pour : Oxygène, Soufre, Sélénium, Tellure, Polonium.
- « Olive Suce le Sexe Tendu de Popeye. »

- Groupe 18 :
- pour : Hélium, Néon, Argon, Krypton, Xénon, Radon.
- « Hercule Négligea d’Arracher le Korsage de Xéna et Ronfla. »

Voir aussi

Liens externes

- [http://www.scientificdata.org?tableID=1 Tableau périodique en base de données, sur le site www.ScientificData.org]
- [http://www.periodictableonline.org/archi.htm Tableau périodique des éléments en ligne, sur le site PeriodicTableOnline.org]
- [http://www.lenntech.com/français/tableau-periodique.htm Tableau périodique des éléments chimiques, sur le site Lenntech.com]
- [http://elements.chimiques.free.fr/fr/preIndex.php Les éléments chimiques, sur le site ÉlémentsChimiques.free.fr]
- [http://www.webelements.com/ WebElements™ Periodic table, sur le site WebElements.com]
- [http://8119.free.fr/ Spi-Periodic table™ (Site utilisant Flash)]
- [http://www.cite-sciences.fr/francais/ala_cite/expo/tempo/aluminium/science/mendeleiev/ Le Tableau périodique des éléments, sur le site de la Cité des Sciences (Site entièrement en Flash)] Catégorie:élément chimique Catégorie:Classification chimique als:Periodensystem ja:周期表 ko:주기율표 ms:Jadual berkala simple:Periodic table th:ตารางธาตุ

Numéro atomique

Le numéro atomique (Z) est le terme employé en chimie et en physique pour représenter le nombre de protons du noyau d'un atome. C'est ce numéro qui détermine la position d'un élément chimique dans le tableau périodique. Catégorie:Propriété chimique Catégorie:Physique nucléaire als:Ordnungszahl ja:原子番号 ko:원자 번호 simple:Atomic number th:เลขอะตอม

Minerais

Un minerai (du latin minera mine) est une roche contenant des minéraux utiles en proportion suffisamment intéressante pour justifier l'exploitation, et nécessitant une tranformation pour être utilisé par l'industrie. La plupart des minerais métallifères sont
- des oxydes (bauxite)
- des sulfures (galène, blende)
- des carbonates (malachite, sidérite)
- des silicates (garniérite). La civilisation industrielle utilise des quantités importantes de minéraux et métaux lourds. Par suite d'une demande croissante en métaux et autres ressources minérales, les minerais sont exploités à des teneurs de plus en plus faibles. Le risque d'épuisement de ces ressources naturelles est en particulier lié au gaspillage de ces mêmes ressources, souvent dispersées après usage, plutôt que d'être recyclées. De plus, dans de nombreuses applications, l'absence de récupération est associée à une pollution diffuse de l'environnement par des produits très toxiques. Les perspectives mondiales indiquent que pour de nombreux éléments (tels que l'argent, le fluor, l'étain, le zinc, le nickel) les réserves actuelles ne permettront que de couvrir deux à trois décennies d'exploitation. Il est cependant permis de penser que la durée des réserves disponibles serait prolongée par la mise en place systématique du recyclage. Catégorie:Chimie inorganique Catégorie:Métallurgie Catégorie:Géologie économique

Électricité

Électricité est un mot provenant du grec élecktron signifiant ambre jaune. Les anciens Grecs avaient découvert : qu’en frottant l’ambre jaune, celle-ci produisait une attirance sur d’autres objets et, parfois des étincelles. Ils ont donc appelé cette force électricité, sous cette forme elle est dite « statique ». L’électricité est une manifestation énergétique due aux différentes charges de la matière. La charge électrique est une des propriétés de la matière, celle-ci respecte une loi de conservation. Il y a deux types de charges électriques :
- La charge positive : qui est engendrée par les protons, les positrons et les trous d’électron.
- La charge négative : elle est due aux électrons. Par expérience on démontre que des objets porteurs de charges identiques se repoussent et, que ceux porteurs de charges opposées s’attirent. Charles de Coulomb en a déduit la loi de Coulomb, qui décrit quantitativement la force d’attraction ou de répulsion provoquée par les charges électriques. L’unité de charge du système international (SI) est le coulomb.

Histoire de l'électricité

Vers l’an -600, Thalès de Milet rapporte dans ses écrits des expériences sur l'électricité. Il s'agit de l'électricité statique qui est produite en frottant de l’ambre avec de la laine ou des peaux. Au , William Gilbert, médecin de la reine d’Angleterre, donne le nom d’électricité au phénomène. En 1752, Benjamin Franklin démontre que la foudre est un phénomène dû à l'électricité. En 1799, Alessandro Volta invente la pile électrique en empilant alternativement des disques de métaux différents (cuivre, zinc) séparés par des disques de feutre imbibés d’acide. En 1820, Hans Christian Orsted découvre la relation entre électricité et magnétisme, dont les lois seront décrites par André Marie Ampère, Michael Faraday, Jean-Baptiste Biot et Félix Savart, pour être finalement mise en forme par James Clerk Maxwell. En 1897, Joseph John Thomson démontre l'existence et le rôle de l’électron.

Analogie électrohydraulique

Dans la pratique, l’électricité est désignée comme courant électrique. Par analogie avec l’eau circulant dans des tuyaux, l’électricité circule dans des conducteurs (fils). Cette analogie peut aider à comprendre les notions de :
- Courant ou intensité du courant électrique, souvent notée I, mesurée en ampères [A] (débit d'eau dans le tuyau)
- Tension ou différence de potentiel, notée U, exprimée en volts [V] (différence de pression entre deux points du circuit d'eau)
- Résistance, notée R, exprimée en ohms [Ω], qui est la faculté de freiner plus ou moins le passage du courant (écrasement ou chicane dans le tuyau) Précisions et développements de l'analogie hydraulique pour U, R et I, mais aussi les sources de tension (continue ou alternative), les points de masse, les condensateurs et les inductances : [http://www.electrons.ch/hydraulique.htm Analogie hydraulique]

Convention et pratique

Dans la convention dite « récepteur », le courant électrique circule du pôle positif vers le pôle négatif. Ce sens s'entend en dehors des générateurs d’électricité donc dans les câbles d’alimentation et les appareils. Ceci est indépendant du sens de circulation des particules portant les charges. Ainsi, dans la convention récepteur, cations et trous d'électrons se déplacent dans le sens du courant, tandis que les électrons et les anions se déplacent en sens inverse du courant. Dans la convention dite « générateur », utilisée pour décrire l'intérieur des générateurs de courant, le courant est au contraire orienté du moins vers le plus.

Vitesse de l’électricité

Le sujet de la vitesse de l’électricité n’est pas aussi évident qu’il ne paraît. Il faut distinguer deux phénomènes : # la vitesse de l’information, # la vitesse des charges. La vitesse de l’information : correspond à la vitesse de mise en marche des l’électrons (ou porteurs de charge). Pour illustrer cette différence, prenons l’image d’une file d'automobiles arrêtées à un feu rouge. Lorsque le feu passe au vert, la première voiture démarre, puis une seconde après la deuxième voiture démarre, encore une seconde et c'est la troisième qui bouge… Si on estime qu’il y a une voiture tous les 4 mètres, on voit que l’information se déplace à une vitesse de 4 m/s. Cette vitesse est très différente de la vitesse d'une automobile qui démarre soit environ 1 km/h, représentant 0.28 m/s.

Vitesse de l'information

Pour le courant électrique, la vitesse de l’information est la vitesse de la lumière dans le milieu, soit environ 226 000 km/s dans l’eau (courant électrique dans une solution saline) et 273 000 km/s dans le cuivre (courant électrique dans un fil). Autant dire qu'un électron démarre et atteint sa vitesse de croisière instantanément, par contre il n'accélère plus ensuite. Lorsqu'on ferme l’interrupteur, on crée un champ électrique. Cette variation de champ électrique se propage à l'appareil alimenté. Ainsi, dans le cas d’une ampoule reliée à un interrupteur par un fil de cuivre de 10 m, l’ampoule s’allume 4.10^-8 secondes après la fermeture de l’interrupteur (40 ns ou encore quatre centièmes de millionième de seconde).

Vitesse de déplacement des charges

Les charges, elles, se déplacent beaucoup plus lentement, environ 60 cm par heure dans un fil de cuivre. Ainsi, lorsqu’on allume la lumière, ce n’est pas un flot d'électrons sortant du générateur qui suit le fil, passe par l’interrupteur, par l’ampoule et finit par retourner au générateur. En fait, le courant domestique étant alternatif (50 ou 60 Hz selon les pays), les électrons font des allers-retours 50 ou 60 fois par seconde (ils ne bougent quasiment pas). Les électrons sont les maillons d’une chaîne reliant la centrale électrique et l’ampoule des deux côtés ; quand on tire une charge avec une chaîne, le maillon que la main tient ne rencontre jamais la charge, d'autant plus si on inverse régulièrement le sens de traction.

Les différents domaines de l’électricité

L’électricité fait partie d’une discipline plus vaste, l’électromagnétisme, qui regroupe les phénomènes électriques et magnétiques suivants :
- L’électrostatique : Les systèmes de charges électriques à l’équilibre ;
- La magnétostatique : Les phénomènes créés par un champ magnétique statique ;
- L’électrocinétique : Les courants électriques sans les phénomènes magnétiques ;
- L'électrodynamique : Les interactions dynamique entre courants électriques ;
- L’électronique : L'utilisation de tension, de courants généralement faibles et de phénomènes quantiques. L’électronique sert essentiellement pour le transfert, le contrôle et le traitement de l’information ;
- L’électrotechnique : L’utilisation de tensions, de courants moyens à forts pour des applications domestiques et industrielles (chauffage, transformateurs, moteurs électriques, électrolyse, électroménager, distribution, automatisation, ...) ;
- La radioélectricité : Les transmissions par ondes électromagnétique.

Phénomènes électriques naturels

La cohésion des atomes de la matière fait intervenir des interactions électriques dans toute la matière. Les cristaux ioniques (sels) en sont un exemple spectaculaire. En général, il s’agit de phénomènes ni très visibles, ni évidents, mais ils sont fondamentaux ; les forces électromagnétiques et électrofaibles font partie des interactions fondamentales qui structurent tout l’univers.
- Les circulations de charge interviennent dans de nombreux phénomènes naturels, et notamment dans les réactions d’oxydo-réduction comme la combustion.
- La bioélectricité est un domaine de la physiologie concernant la maîtrise de l’électricité chez les organismes vivants. Exemple :
- La sensibilité du requin au champ électrique, ou la production d’électricité par l’anguille et par certains poissons.
- L’influx nerveux (transmission de l’information par les nerfs) est un phénomène électrique (propagation d’une variation de tension par polarisation/dépolarisation de la membrane des neurones).
- Le champ électromagnétique terrestre est créé par des courants électriques circulant dans le noyau de notre planète.
- La triboélectricité, ou électricité statique, résulte de la friction entre matériaux naturels ou artificiels.
- Le phénomène naturel électrique et particulièrement triboélectrique le plus spectaculaire est la foudre. C’est une décharge électrique de très forte puissance, résultant des charges électriques accumulées par les nuages d’orages.

Phénomènes électriques parasites

Les bruits électromagnétiques et radioélectriques sont le résultat de tous les courants électriques induisant une multitude de champs et signaux parasites.
(cf. [http://stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/abati/cem.htm La compatibilité électromagnétique])

Les applications humaines

- L'électrotechnique : applications domestiques et industrielles (production, transformation, transport/distribution et utilisation) :
- La génération de l’électricité dans les centrales électriques ;
- L’éclairage, le chauffage, la climatisation ;
- Les moteurs électriques ;
- L’électrolyse et ses dérivés, le stockage d’électricité : Batterie d'accumulateur.
- L’électronique : applications des techniques issue des recherches en électronique :
- Le téléphone, la radiodiffusion, la télévision, la sonorisation ;
- L’informatique, les automates, les communications numériques (internet, réseaux).
- Les applications médicales et thérapeutiques :
- Les systèmes d’exploration interne (radiographie, scanner, résonance magnétique, endoscopie) ;
- Les thérapies (radiothérapie, électropuncture, stimulateur cardiaque, prothèse).

La production d'électricité

La méthode la plus courante pour produire de grandes quantités d'électricité est d'utiliser un générateur, convertissant une énergie mécanique en une tension alternative. D'une manière générale la source n'est pas forcément mécanique. Cette énergie d'origine est la plupart du temps obtenue à partir d'une source de chaleur, issue elle-même d'une énergie naturelle, telles les énergies fossiles, pétrole, nucléaires ou une énergie renouvelable l'énergie solaire. On peut également directement utiliser une énergie mécanique, l'énergie hydraulique ou l'énergie éolienne.

Les métiers de l’électricité

- Ingénieur en électrotechnique.
- Dessinateur électrotech.
- Électrotechnicien
- Électricien : (bâtiment, industrie, tertiaire, marine, aéronautique)
- Bobineur
- Câbleur
- Tireur de câbles

Notes

L’eau a un indice de réfraction de 1,33 et le cuivre de 1,1

Voir aussi

- de Wimshurst
- Production d'électricité
- Prise électrique
- Réseau électrique
- Triboélectricité

Liens externes

- [http://www.inrp.fr/lamap/scientifique/electricite/idees_recues/accueil.html Idées reçues sur l'électricité], Institut national de recherche pédagogique (INRP)
- [ftp://ftp2.surrealiste.org/surrealiste/livres/elec-propre.pdf Produire son électricité propre] (dossier surrealiste.org)
- Catégorie:Électromagnétisme ja:電気 ko:전기 simple:Electricity

Étain

Etain Etain L'étain est un élément chimique, de symbole Sn et de numéro atomique 50. C'est un métal gris-argent, malléable, moyennement ductile à température ambiante. Le nom d'origine latine « stannum » ou « stagnum » fut d'abord utilisé pour un mélange d'argent et de plomb. =Caractéristiques= L'étain est un métal hautement cristallisé qui '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. =Histoire= L'étain était déjà connu dans l'Antiquité, sur toute la planète. Le bronze, alliage de cuivre et d'étain, était connu antérieurement. En Mésopotamie, à Ur, on a trouvé des objets en bronze datés de 5000 ans avant Jésus-Christ. Jules César a décrit l'exploitation de minerais d'étain dans les mines de Cornouailles (Grande-Bretagne). =Le bronze= Le bronze est le premier alliage qui a été réalisé et utilisé par l'homme.
Son influence était si grande qu'on a désignée une période en se référant à cet alliage : « l'âge du bronze » (d'environ 2000 à 800 av J.-C.).
Le nom « bronze » vient de Brindisi, ville d'Italie. =Utilisations=

Sous forme d'étain

- Boîtes de conserve : sont réalisées en revêtant de l'acier d'une mince couche d'étain, généralement par électro-déposition, le tout étant ensuite verni.
- 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).
- Monnaies : On incorpore souvent de l'étain dans les pièces de monnaie. Les pièces de 50 cents, 20 cents et 10 cents 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 la flottation sur lit d'étain en fusion (float glass).
- Supraconducteur : l'alliage étain-niobium Nb₃Sn est supraconducteur à des températures relativement « élévées » (température critique de 19°K). Ses performances: densité de courant de 750 A/mm² sous 12 Tesla le désigne comme le successeur du niobium-titane pour les applications à grande échelle.

Sous forme de bronze

- Sculpture : l'alliage noble pour les sculptures est le bronze (environ 80 % cuivre, 20 % étain).
- Robinetterie : utilise un alliage intermédiaire entre le laiton et le bronze qui comprend 10 % d'étain et 3 % de zinc.
- Tuyau d'orgue : utilise un alliage comprenant 77,5 % d'étain, 22 % de plomb et 0,5 % de cuivre. Donne une belle sonorité, résiste bien à la corrosion et garde une belle couleur pour les tuyaux de « montre ».
- Cloche : utilise du bronze contenant entre 21,5 et 24 % d'étain (d'autant plus que la cloche est petite). =Divers=

Symbolique

Les noces d'étain symbolisent les 10 ans de mariage dans le folklore français.

Homonymie

Étain est aussi une commune française de la Meuse. ja:スズ th:ดีบุก

Point de fusion

Le point de fusion d'un corps (un métal en particulier) représente la température à laquelle coexiste son état solide et son état liquide. Le point de fusion est une constante d'une substance pure, comme les éléments du tableau périodique. Elle est habituellement calculée sous pression atmosphérique normale (1 atmosphère). Il est donc possible, en connaissant son point de fusion, de déterminer la nature d'une substance. Lorsqu'une substance solide est chauffée, elle augmente de température jusqu'à atteindre le point de fusion. Une fois au point de fusion, la température reste constante tant que la substance n'est pas passée entièrement sous phase liquide. Ensuite, la température de la substance, maintenant liquide, continue à s'élever. Contrairement à la température de vaporisation (point d'ébullition), le température de fusion est assez insensible aux changements de pression.

Température de fusion de quelques métaux et alliages

Catégorie:Métallurgie Catégorie:Propriété chimique ja:融点 ko:녹는점 th:จุดหลอมเหลว

Force

ko:힘 ja:力 simple:Force (physics) catégorie:Mécanique Catégorie:Quantité physique La force est une vieille notion intuitive, désignant un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté, une vertu morale "cardinale" équivalent au courage (cf. les articles "force (vertu)" et "vertus cardinales"). Le présent article porte sur l'utilisation de ce concept en physique, utilisation ancienne, encore actuelle, et qui permet, depuis Isaac Newton, une définition précise : la force est une action mécanique capable de créer une accélération, c'est à dire une modification de la vitesse d'un objet ou d'une partie d'un objet, ce qui induit un déplacement ou une déformation de l'objet.

Un peu d'histoire

Le concept de force est ancien, mais il a mis longtemps à obtenir une définition utilisable. En effet, à la différence de grandeurs physiques telles que la longueur ou le poids, une force est une notion abstraite, qui ne peut être appréhendée par l'expérience directe, et qui représente déjà une modélisation du monde. Les forces ne se voient pas, elles ne sont même pas réelles, elles ne sont qu'une explication d'effets visibles. Archimède lors de l'étude du problème du bras de levier évoquait le poids des corps sans expliquer plus avant ce qu'il entendait par là. Lors des études sur les poulies, la notion de force est utilisée confusément comme étant la tension dans les fils. Même le problème du plan incliné ou celui de la chute des corps sont résolus par Galilée sans faire appel explicitement à la notion de force. Parallèlement, la composition des forces apparaît implicitement dans les travaux de Stevin (De Beghinselen der Weeghconst,1586). Toutefois, la distinction entre la notion de force et de vitesse ne se fait pas encore, et il faudra attendre les travaux d'Isaac Newton pour avoir une formalisation précise de la notion de force. La définition donnée dans les célèbres Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687) est celle qui est encore acceptée de nos jours. La définition du concept de force a permis une présentation simple de la mécanique classique par Isaac Newton (Lois du mouvement de Newton). Aujourd'hui, la notion de force reste très utilisée dans l'enseignement et dans l'ingénierie. Pourtant, alors que les moments, l'énergie et les impulsions sont des grandeurs fondamentales de la physique dans le sens où ils obéissent tous à une loi de conservation, la force n'est qu'un artifice de calcul parfois commode mais dont on peut parfaitement se passer. et c'est pourquoi il existe en mécanique analytique des formulations de la mécanique classique qui n'utilisent pas le concept de force. Ces formulations, apparues après la mécanique newtonienne, font cependant appel à des notions encore plus abstraites que le vecteur force, et on considère en conséquence qu'il vaut mieux les introduire seulement dans l'enseignement supérieur. Les forces sont d'autre part souvent confondues avec le concept de contrainte et notamment avec les tensions.

Le vecteur force

Le parallélogramme des forces

Le théorème du parallélogramme des forces provient de la constatation du fait que des mouvements peuvent être combinés entre eux sans que l'ordre de cette combinaison ait une quelconque influence sur le mouvement final. Parallélogramme des forces Dans le parallélogramme ci-dessus on peut distinguer deux types de mouvement :
- un déplacement parallèle à AB et DC (côtés bleus du parallélogramme)
- un déplacement parallèle à AD et BC (côtés verts du parallélogramme) Quand un solide est situé initialement au point A, l'ordre de parcours AB puis BC ou bien AD puis DC n'a aucune influence sur le résultat final : quel que soit l'ordre des mouvements, le solide est déplacé au point C. Forts de cette constatation, lorsque le distinguo entre les forces (les causes) et les mouvements (les effets) fut fait, Simon Stevin puis Isaac Newton purent énoncer le théorème du parallélogramme des forces : Considérons un solide au point A. Appliquons-lui une force F₁ proportionnelle et parallèle au segment AB et qui déplace l'équilibre du solide au point B, puis une force F₂ proportionnelle et parallèle au segment BC et qui déplace l'équilibre du solide du point B au point C. Alors la force F₃ parallèle au segment AC et qui déplace l'équilibre du solide du point A au point C est telle que : :

\frac=\frac=\frac

La force F₃ est appelée la force résultante des deux forces F₁ et F₂. Inversement, soit un point B quelconque et la force F₃ proportionnelle et parallèle au segment AC et qui déplace l'équilibre du solide du point A au point C. Considérons les forces F₁ et F₂ parallèles respectivement aux segments AB et BC et telles que : :

\frac=\frac=\frac

Alors l'application des forces F₁ et F₂ au solide va déplacer l'équilibre de ce dernier du point A au point C. Cette dernière propriété des forces permet de séparer une force en plusieurs composantes et est utilisée par exemple pour décomposer une force de réaction R en ses composantes normale (l'effort d'appui N) et tangentielle (l'effort de frottement T). Décomposition d'une force Enfin, soit un point D tel que ABCD soit un parallélogramme, alors la force F₂, qui déplace l'équilibre du solide du point B au point C, peut aussi déplacer l'équilibre du point A au point D. Il en est de même pour la force F₁ qui peut indifféremment déplacer le solide du point A au point B ou du point D au point C. Le parallélogramme des forces amène naturellement à modéliser celles-ci par un vecteur souvent noté

\vec

. Le sens et la direction du vecteur indiquent respectivement le sens et la direction de l'action, la longueur du vecteur indiquant l'intensité de cette même action. Avec cette notation, le parallélogramme des forces se résume simplement à la relation vectorielle suivante : :

\vec=\vec+\vec

Une force exerce son action en un point appelé point d'application. La connaissance de ce point est importante pour déterminer le moment de la force. L'action d'une force peut être transmise aux autres points de l'objet par déformation élastique, par exemple, si l'on pousse une voiture, la force exercée par la paume de la main est transmise au reste du véhicule.

Un concept très utile

Le concept de force est très utile pour « imaginer » le mouvement d'un objet. Quelle que soit la ou les causes du mouvement (freinage par frottement, accélération par moteur, portance sur une aile par les écoulement de l'air, attraction par la terre, attraction par un aimant etc.), tout se passe comme si on attachait à cet objet des petits élastiques tendus avec la même tension que la force qui s'applique sur l'objet. Qui plus est, il est possible de combiner les forces s'appliquant sur un même point, mais provenant de différentes causes, en une seule force. Pour cela, il suffit de sommer les vecteurs force (cette opération revient à remplacer deux élastiques attachés à un même point, mais tirant peut-être dans des directions différentes, par un seul élastique produisant la même tension). C'est cette capacité à réunir et à combiner dans un même outil des phénomènes aussi variés qui confère toute sa puissance au concept de force. Ainsi, une fois assimilées les lois du mouvement de Newton, on peut comprendre l'effet de n'importe quelle interaction sur un objet. Pourvu toutefois qu'on reste dans les conditions d'application de la mécanique classique:
- Les objets doivent être suffisamment grands par rapport à un atome, pour que la matière paraisse continue (sinon, il faut utiliser la mécanique quantique)
- Les vitesses doivent être relativement faibles par rapport à la vitesse de la lumière (sinon, il faut utiliser la relativité générale ou la relativité restreinte)
- Le champ de gravitation doit être peu variable et d'intensité limitée, afin que l'on puisse négliger ses effets sur la géométrie de l'espace (sinon, il faut utiliser la relativité générale). Dans notre vie quotidienne de terriens humains, les conditions d'application de la mécanique classique sont toujours satisfaites sur les objets que nous pouvons voir sur terre à l'œil nu. Mais les propriétés de ces objets (couleurs, dureté, fonctionnement d'un appareil électronique etc.) s'expliquent en général par des interactions au niveau moléculaire, et nécessitent parfois pour être expliquées, d'avoir recours à la mécanique quantique.

Unité de mesure

L'unité de mesure SI d'une force est le newton, symbole N, en hommage au savant. Le newton équivaut à 1 kg.m.s^-2, c'est à dire qu'un newton est la force qui, appliquée pendant une seconde à un objet d'un kg, est capable d'ajouter (ou de retrancher) un mètre par seconde à sa vitesse. On a utilisé également le kg-force, force exercée par une masse de 1 kg dans le champs de pesenteur terrestre (au niveau de la mer, etc.), et qui vaut donc 9,81 N. L'aéronautique et l'astronautique ont fait un grand usage d'un multiple du kg-force : la tonne de poussée.

Quelques exemples de forces

Les phénomènes qui provoquent l'accélération ou la déformation d'un corps sont très divers, on distingue donc plusieurs types de forces, mais qui sont tous modélisés par un même objet : le vecteur force. Par exemple, on peut classer les forces selon leur distance d'action :
- forces de contact : pression d'un gaz, action de contact d'un objet sur un autre (appuyer, tirer), frottement ;
- forces à distance : poids (attraction gravitationnelle), force électromagnétique.

Forces élastiques

Dans le cas le plus simple de la déformation élastique, l'allongement ou la compression modérée d'un ressort dans son axe engendre une force proportionnelle à l'allongement relatif, soit : :

F=k\cdot \Delta l

où k est la constante de raideur du ressort et Δl est son allongement (longueur finale moins longueur initiale). La déformation des solides est étudiée par la mécanique des milieux continus (MMC).

Pressions

Lorsqu'une force s'exerce sur une surface, il est parfois intéressant de considérer la répartition de la force selon la surface. Par exemple, si l'on enfonce une punaise dans du bois, la punaise s'enfonce car la force est répartie sur une toute petite surface (l'extrémité de la pointe) ; si l'on appuie simplement avec le doigt, le doigt ne va pas s'enfoncer dans le bois car la force est répartie sur une grande surface (l'extrémité du doigt). Pour ce type d'études, on divise l'intensité de la force par la surface sur laquelle elle s'exerce, c'est la pression. Au sein d'un matériau solide, cette pression est appelée contrainte (stress).

Forces conservatives

Certaines forces peuvent dériver d'un potentiel, dans ce cas, il existe un champ U homogène à une énergie tel que la force résultante peut s'écrire sous la forme suivante : :

\vec=-\vec\,U

De telles forces sont conservatives.

Forces volumiques

Il existe des forces qui s'exercent sur la totalité de l'objet, comme le poids, ces forces sont dites volumiques. On démontre, dans le cas des solides indéformables, que l'action de telles forces est équivalente à l'application d'une seule force au barycentre du corps, encore appelé « centre de masse », « centre de gravité » ou « centre d'inertie ».

Force et lagrangien

En mécanique lagrangienne, si l'on note L(q,q) le lagrangien du système avec q la position et q la vitesse du système, on a : :

F = \frac

Force, travail et énergie

L'énergie fournie par l'action d'une force sur une distance donnée est appelée travail. En physique, force et énergie sont deux manières différentes de modéliser les phénomènes. Selon les cas, on préfère l'une ou l'autre expression. Par exemple, on pourra traiter la chute d'un objet avec les forces en se servant des lois de Newton, particulièrement la 2e ( l'accélération est proportionnelle à la force et inversement proportionnelle à la masse), ou avec les énergies (la diminution de l'énergie potentielle de gravité est égale à l'augmentation de l'énergie cinétique).

Mesure d'une force

Tous les appareils servant à mesurer une force reposent dans leur principe de fonctionnement sur la troisième loi de Newton : l'idée est de déterminer l'effort nécessaire qu'il faut opposer à la force à mesurer pour atteindre l'équilibre. Dans le cas particulier, du poids, on peut utiliser une balance qui compare le poids à mesurer au poids d'une masse connue. balance Pour les autres cas, on utilise généralement un dynamomètre qui est en général constitué d'un ressort dont on connaît la raideur k et dont une extrémité est attachée à un point fixe. On applique la force à mesurer sur l'autre extrémité du ressort et l'on mesure la variation de longueur Δl du ressort. On en déduit la force F par la relation que nous avons vue plus haut : :

F=k\cdot \Delta l

La mesure de la longueur Δl est généralement faite par un comparateur. La force F étant directement proportionnelle à Δl, il suffit de graduer le cadran du comparateur en newtons plutôt qu'en mètres. Lorsque la force à mesurer est importante, on peut utiliser une barre massive comme « ressort » (cf. la loi de Hooke). La déformation élastique de la barre est alors mesurée avec un extensomètre ; il s'agit en général d'un fil en zig-zag collé sur la barre, et dont la résistance électrique varie avec l'allongement relatif.

Le concept de force et les théories modernes de la physique

En mécanique newtonienne, la relation entre la force et le mouvement est donné par la 2 loi de Newton ou « principe fondamental de la dynamique » : :

\vec = \frac

où

\vec

est la quantité de mouvement de l'objet, c'est-à-dire le produit de la masse par la vitesse (tandis que l'impulsion est le changement de la quantité de mouvement produit dans un court laps de temps donné), et t est le temps. Si la masse est constante, alors on a :

\vec = m \cdot \vec

où

\vec

est l'accélération. Ernst Mach a fait remarquer dans son ouvrage Die Mechanik in ihrer Entwicklung. Historish-kritisch dargestellt. (1883) que la deuxième loi de Newton contient la définition de la force donnée par Isaac Newton lui-même. En effet, définir une force comme étant ce qui crée l'accélération n'apprend rien de plus que ce qui est dans F=m.a et n'est finalement qu'une reformulation (incomplète) de cette dernière équation. Cette impuissance à définir une force autrement que par des définitions circulaires était problématique pour de nombreux physiciens parmi lesquels Ernst Mach, Clifford Truesdell et Walter Noll. Ces derniers ont donc cherché, en vain, à établir une définition explicite de la notion de force. Les théories modernes de la physique ne font pas appel aux forces en tant que sources ou symptômes d'une interaction. La relativité générale utilise le concept de courbure de l'espace-temps. La mécanique quantique décrit les échanges entre particules élémentaires sous la forme de photons, bosons et gluons. Aucune de ces deux théories n'a recours aux forces. Toutefois, comme la notion de force est un support pratique pour l'intuition, il est toujours possible, aussi bien pour la relativité générale que pour la mécanique quantique, de calculer des forces. Mais, comme dans le cas de la 2 Loi de Newton, les équations utilisées n'apportent pas d'informations supplémentaires sur ce qu'est la nature intrinsèque d'une force.

Les quatre forces de la nature

L'ensemble des interactions de la matière s'explique par uniquement quatre types de forces :
- La force électro-magnétique
- La force gravitationnelle
- L'interaction forte
- L'interaction faible À notre échelle, la plupart des interactions proviennent de la force gravitationnelle (essentiellement, en ce qui nous concerne, le fait qu'on est attiré par la Terre, qu'elle ne se désagrège pas en poussière, les mouvements des astres et les efforts qu'elle crée sur la croûte terrestre, participant à son évolution géologique, les marées), et de la force électro-magnétique, qui est la cause de pratiquement tout ce qu'on peut observer (dureté de certaines matières, réactions chimiques, le feu, état liquide, solide ou gazeux de la matière, frottements, comportement de la lumière, électricité, microprocesseurs, stockage de cet article sur tout type de média connu etc.). Ces phénomènes sont régis par les interactions électro-magnétiques entre les molécules qui composent la matière. L'interaction faible est responsable de la stabilité des atomes, ce qui est beaucoup, puisque c'est une des conditions de notre existence. En dehors de ça, on en voit la manifestation dans les réactions nucléaires et le fait que le soleil, aidé aussi en cela par un bel effort conjoint de la force gravitationnelle (pour créer les conditions des réactions nucléaires en son centre, et aussi pour éviter à notre terre de trop s'éloigner de lui) et de la force électro-magnétique (pour transporter ses rayons lumineux jusqu'à nous) nous chauffe et nous inonde de son énergie vitale. L'interaction forte, beaucoup plus discrète à notre échelle, permet aux particules composées de quarks, comme les protons et les neutrons, de ne pas se désagréger. En dehors des accélérateurs de particules des physiciens, elle se tient suffisamment tranquille pour ne jamais intervenir dans notre vie quotidienne, depuis, tout de même, ce fameux Big Bang, à qui on doit aussi beaucoup. Voir aussi: Interaction élémentaire

Voir aussi

Articles connexes

- Mécanique statique;
- Moment (mécanique);
- Peson;
- Travail d'une force

Liens externes

- [http://pohl.home.cern.ch/pohl/pgb_04.pdf La dynamique], Martin Pohl (Cern)

Corrosion

Généralités

La corrosion désigne l'altération d'un objet manufacturé par l'environnement. Il faut en exclure les effets purement mécaniques (cela ne concerne pas, par exemple, la rupture sous l'effet de chocs) mais la corrosion intervient dans certaines formes d'usure des surfaces dont les causes sont à la fois physicochimiques et mécaniques. Les exemples les plus connus sont les altérations chimiques des métaux dans l'eau (avec ou sans oygène), telles la rouille du fer et de l'acier ou la formation de vert-de-gris sur le cuivre et ses alliages (bronze, laiton). Cependant, la corrosion est un domaine bien plus vaste qui touche toutes sortes de matériaux (métaux, céramiques, polymères) dans des environnements variables (milieu aqueux, atmosphère, hautes températures). L'étude des phénomènes de corrosion est un domaine de la science des matériaux, qui comporte à la fois des notions de chimie et de physique (physico-chimie). La corrosion est un problème industriel important car à l'origine d'accidents (rupture d'une pièce). Par ailleurs, il représente un coût important (on estime que chaque seconde, 5 tonnes d'acier sont perdues dans le monde, soit un coût de 2% du produit brut mondial).

Corrosion des métaux

La corrosion des métaux est un phénomène naturel. En effet, à quelques rares exceptions près (l'or et plus généralement tous les métaux de la famille du platine que l'on trouve à l'état natif naturellement, fer de provenance météoritique), le métal est présent sur Terre sous forme d'oxyde, dans les minerais (bauxite pour l'aluminium, hématite pour le fer). Depuis la préhistoire, le travail de métallurgie a consisté à réduire ces oxydes dans des bas-fourneaux puis des hauts-fourneaux pour fabriquer le métal. La corrosion n'est qu'un retour à l'état d'oxyde naturel. La corrosion des métaux est dans la grande majorité des cas une réaction électrochimique (une oxydo-réduction) qui fait intervenir la pièce manufacturée et l'environnement. Le matériau dont est fait la pièce n'est pas le seul facteur conditionnant la vitesse du processus d'oxydation, puisque la forme de la pièce et les traitements subis (mise en forme, soudure, vissage) jouent un rôle primordial. Ainsi, un assemblage de deux métaux différents (par exemple deux nuances d'acier, ou le même acier traité différemment) peut créer une corrosion accélérée ; on voit d'ailleurs souvent des traces de rouille au niveau des écrous. Si la pièce présente un interstice (par exemple entre deux plaques), cela pourra former un milieu confiné qui évoluera différemment du reste de la pièce et donc pourra aboutir à une corrosion locale accélérée. Toute hétérogénéité peut conduire à une corrosion locale accélérée, comme par exemple aux cordons de soudure.

Approche de la protection contre la corrosion

La corrosion est donc un phénomène qui dépend du matériau utilisé, de la conception de la pièce (forme, traitement, assemblage) et de l'environnement. le processus de corrosion peut également être ralenti en agissant sur la réaction chimique en elle-même.

Choix du matériau

La première idée est de choisir un matériau qui ne se corrode pas dans l'environnement considéré. On peut utiliser des aciers inoxydables, des aluminiums, des céramiques, des polymères (plastiques)... Le choix doit aussi prendre en compte les contraintes de l'application (masse de la pièce, résistance à la déformation, à la chaleur, capacité à conduire l'électricité…). Dans l'absolu, il n'existe pas de matériau réellement inoxydable. Le terme d'«acier inoxydable» est impropre pour deux raisons : ce type d'acier contient des éléments d'alliage (chrome, nickel) qui s'oxydent (c'est cette couche d'oxyde qui protège l'acier), et d'autre part, il n'est protégé que pour certains types d'environnement, et sera corrodé dans d'autres environnements. Il existe de multiples nuances d'aciers dits «inoxydables» désignés par des noms «304», «304L», «316N», etc. qui correspondent à des compositions et à des traitement différents. Chaque acier correspond à certains types d'environnements, son utilisation dans d'autres environnements sera catastrophique.

Conception de la pièce

Dans la conception, il faut s'attacher à éviter les zones de confinement, les contacts entre matériaux différents et les hétérogénéités en général. Il faut aussi prévoir l'importance de la corrosion, et le temps au bout duquel il faudra changer la pièce (maintenance préventive).

Maîtrise de l'environnement

Dans un environnement fermé (par exemple un circuit fermé d'eau), il devient possible de maîtriser les paramètres ayant une influence sur la corrosion : composition chimique (notamment acidité), température, pression... Il existe également des produits dits « inhibiteurs de corrosion ». Ce type de solutions est inapplicable en milieu ouvert (atmosphère, mer, bassin en contact avec le milieu naturel, circuit ouvert).

Empêcher la réaction chimique

Il existe deux moyens d'empêcher la réaction chimique d'avoir lieu. On peut tout d'abord isoler la pièce de l'environnement (par une couche de peinture, de matière plastique, ou par un traitement de surface : nitruration, chromatation, projection plasma). Il est aussi possible d'introduire une autre pièce pour perturber la réaction (principe de l'« anode sacrificielle »). Cette nouvelle pièce (souvent en zinc) va se corroder à la place de la pièce à protéger, puisque la réaction chimique entre l'environnement et la pièce sacrifiée empêche la réaction entre l'environnement et la pièce utile. En milieu aqueux il suffit de visser l'anode sacrificielle sur la pièce à protéger. À l'air, il faut entièrement recouvrir la pièce, c'est le principe de la galvanisation. Le chromage a été complètement abandonné. En effet, le chrome en lui-même ne se corrodait pas, donc protégeait la pièce, mais la moindre rayure était catastrophique car la pièce jouait alors le rôle d'anode sacrificielle pour le chrome et se corrodait très rapidement. Les peintures anti-corrosion au plomb (minium) ont été également abandonnées en raison de leur impact sur l'environnement.

Notes

- attention à ne pas confondre le chromage, un dépôt de chrome, la chromatation, qui est la formation d'une couche de métal combiné à des ions chrome VI, et la chromisation, parfois appelée cémentation au chrome, qui est une diffusion d'atomes de chrome dans les couches superficielles d'un acier

Voir aussi

- acier inoxydable
- Revêtement
- Protection cathodique

Bibliographie

- [ASM96] : Corrosion 5^è éd., vol. 13 de ASM Handbook, éd. ASM International (American Society for Materials), 1996
- [Ben62] : L'Oxydation des métaux, J. Bénard et coll., éd. Gauthier-Villars, 1962
- [Kof88] : High Temperature Corrosion, P. Kofstad, éd. Elsevier, 1988
- [Lan93] : Corrosion et chimie de surfaces des métaux, D. Landolt, vol. 12 de Traité des matériaux, éd. Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, 1993
- [Now92] : Diffusion in Solids and High Temperature Oxidation of Metals, éditeur J. Nowotny, éd. Trans Tech Publications, 1992
- [Phi98] : Métallurgie : du minerai au matériau, J. Philibert et coll., éd. Masson, 1998 Catégorie:corrosion ct:Corrosió als:Korrosion ja:腐食

Oxydation

ja:酸化 simple:Oxidation Dans le langage courant, l' oxydation est la réaction chimique dans laquelle un composé se combine avec un ou plusieurs atomes d'oxygène. Comme par exemple l'oxydation du fer qui produit la rouille (hématite) : :4Fe + 3O₂ → 2 Fe₂O₃. D'une façon plus générale, en chimie, l'oxydation est la réaction dans laquelle un corps perd un ou plusieurs électrons. :Fe²⁺ → Fe³⁺ + e^- Ce don d'électrons ne se produit que s'il existe un corps susceptible de les accepter Le phénomène inverse ( acceptation des électrons ) est appelé la réduction. En fait, l'oxydation d'un corps s'accompagne toujours de la réduction d'un autre (les électrons ne peuvent pas se balader tous seuls et sont nécessairement captés), on parle d'une réaction d'oxydo-réduction. L'oxydation est une demi-réaction de l'oxydo-réduction, et la réduction est l'autre demi-réaction. Les réactifs capables de recevoir un ou plusieurs électrons et qui sont donc capables de participer à une réaction d'oxydation sont appelés OXYDANTS. Les réactifs capables de donner un ou plusieurs électrons sont appelés "RÉDUCTEURS". Dans une réaction redox ( abbréviation commune pour dire réaction d'oxydo-réduction ), le corps réducteur qui donne ses électrons voit son DEGRÉ d'OXYDATION augmenter , et le corps oxydant qui accepte les électrons voit son degré d'oxydation diminuer : Dans le cas le plus simple , celui des éléments, ce DEGRÉ d'OXYDATION est tout simplement la charge électrique des ions formés à partir de l'élément : dans les deux exemples précédents, le fer a été présenté sous ses 3 formes d'oxydation usuelles : Fe de DEGRÉ O , Fe²⁺ de DEGRÉ II , Fe³⁺ de DEGRÉ III ( conventionnellement cela est noté en chiffres romains). L'oxygène a essentiellement deux DEGRÉs d'oxydation : le dioxygène O₂ de DEGRÉ O et l'anion oxygène-réduit O^2- de DEGRÉ d'oxydation -II . Si l'on reprend l'exemple de la formation de la rouille, les deux demi-réactions s'écrivent : Fe → Fe³⁺ + 3e^- ; O₂ + 4 e^- → 2 O^2- Équilibrer la réaction redox , c'est combiner LINÉAIREMENT ces 2 demi-réactions de manière que le nombre d'électrons donnés soit exactement le nombre d'électrons acceptés : on dit que la réacton redox est un échange STRICT d'électrons (THERMODYNAMIQUEMENT favorable). Dans le cas présent , il s'agit donc de trouver le ppcm de 3 et de 4 soit 12 , de manière à avoir un bilan d'échange strict : il FAUT donc combiner 4 fois la première demi-réaction ( le fer va fournir 12 électrons) avec 3 fois la seconde demi-réaction ( le dioxygène va accepter 12 électrons) , soit : 4Fe + 3O₂ → 4 Fe³⁺ + 6 O^2- Ceci constitue l'ÉCHANGE d'électrons qui constitue le phénomène redox. Ensuite , il ne se produit plus qu'une attraction électroSTATIQUE : les charges plus et les charges moins s'attirent et se disposent de manière à former un cristal ionique NEUTRE : 4 Fe³⁺ + 6 O^2- = 2 Fe₂O₃ CE QUI N'EST PAS UNE RÉACTION CHIMIQUE mais une simple réécriture correspondant à l'attraction STATIQUE dans le cristal ionique appelé hématite. Dans la nature où l'atmosphère est oxydante ( l'air contient beaucoup de dioxygène, environ 20%) , on trouve donc de l'hématite comme MINERAI : la métallurgie du fer caractérise l'Âge du Fer , cette date à partir de laquelle l'Homo Sapiens Sapiens a su ( sans bien comprendre , bien sûr) effectuer , a contrario la réduction de l'hématite en fer , c'est à dire le passage de Fe III à Fe (donc une réduction) gràce à un corps susceptible de donner des électrons très facilement, c'est le monoxyde de carbone CO , à la chaleur des hauts-fourneaux, qui va s'oxyder (demi-réaction) en dioxyde ce carbone CO₂, tout en réduisant (l'autre demi-réaction) l'hématite à l'état de fer Fe. Enfin , l'eau est omniprésente dans notre biosphère, et elle dissout l'oxygène: la corrosion humide du fer en rouille est particulièrement rapide. L'industrie ne cesse de chercher des produits anti-corrosion pour éviter ou retarder cette nocivité. Un bon moyen mnémotechnique : un oxydant comme l'oxygène est comme un moustique, comme un shadok qui POMPE, qui suce , qui avale, qui "slurpe" les électrons : un oxydant est un slurpeur d'électrons : il les prend aux corps qu'il va donc oxyder ( ces corps qui se font piquer leurs électrons s'appellent des réducteurs); les corps issus du vivant (bois, papier, peau, viande , beurre ...)sont plutôt réducteurs et donc sont sensibles à l'omniprésence de l'oxygène de l'air : ils s'oxydent, i.e se font pomper leurs électrons. Dernière remarque: O^2- en mileu humide capte immédiatement une molécule d'eau , on préfère l'écrire comme 2 OH^2- , ceci est une affaire de convention. Rappelons enfin qu'en chimie l'essentiel des réactions consiste en cet échange d'électrons. L'autre grande classe de réactions est celle des réactions avec échange de protons , dite réaction acido-basique

Voir aussi

- Combustion
- Combustible
- Comburant
- Corrosion
- Feu
- Coupellation catégorie:électrochimie catégorie:réaction chimique catégorie:oxydoréductase

Électrode

Certains appareils électriques comme les piles électriques, accumulateurs électriques, bacs à électrolyse, lampes radio, tube à rayons X, diodes à semiconducteurs... comportent en interne deux lames ou blocs conducteurs reliés à chacune des deux bornes de branchement de l'appareil. Ces éléments conducteurs sont appelés électrodes. Dans un système à deux électrodes : l'une est le siège d'une réaction de réduction, c'est la cathode. L'autre est le siège d'une réaction d'oxydation, c'est l'anode. En situation d'électrolyse, Le pôle (-) est appelée cathode tandis le pôle (+) est l'anode. Selon le sens de circulation conventionnel du courant continu, le courant entre dans un récepteur (appareil consommant du courant électrique) par l'anode. Inversement, c'est par la cathode d'un générateur (appareil produisant de l'électricité) que le courant retourne dans celui-ci.

Electrodes de référence en électrochimie

Electrode ja:電極

Lubrifiant

Catégorie:Lubrifiant
- Les données concernant les lubrifiants pour usages techniques sont regroupées dans le Wikilivre de tribologie, en particulier dans les chapitres consacrés aux lubrifiants.
- L'article relatif à l'anatomie se nomme lubrifiant anatomique. ja:潤滑

Dilatation

catégorie:physique La dilatation est l'expansion du volume d'un corps occasionné par son réchauffement, généralement imperceptible. Dans le cas d'un gaz, il y a dilatation à pression constante ou maintien du volume et augmentation de la pression. autre : dilatation sexuelle

Anomalies

- L'eau présente une anomalie; en effet elle se contracte entre 0°C et + 4°C.

Problèmes dus à la dilatation

La dilatation des solides est compensée sur les ponts par des rainures : avec les différences d'expositions au soleil et l'échauffement de l'atmosphère, un solide de plusieurs dizaines de mètres peut s'allonger de quelques centimètres. Sans l'espace laissé par les rainures, le pont se déformerait.
- La dilatation d'un liquide est souvent négligeable par rapport à son ébullition, mais peut expliquer certains phénomènes, notamment avec des récipients rigides.
- Elle n'est pas la cause du débordement du lait que l'on chauffe trop, qui est un phénomène propre aux protéines bouillies.
- Le bris des verres chauffés brusquement s'explique par la dilatation.
- Blocage de roue. Si une roue est d'une matière différente de celle de son axe, elle pourra se bloquer à certaines température si les tolérances mécaniques ont été mal calculées

Applications de la dilatation

- Thermomètre bi-lame

Personnalités ayant travaillé sur la dilatation

- Charles Edouard Guillaume, prix Nobel(1920), découvrit des alliages ayant de faibles coefficients de dilatation.

Suède

|- valign="top" | Capitale || Stockholm |- valign="top" | Roi
Premier ministre | Carl XVI Gustaf
Göran Persson |{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{commons|Category:Sweden|la Suède{wikitravel|la Suède|Suède{Pays d'Europe (UE)

Peter Woulfe

Peter Woulfe (1727 ?-1803) est un chimiste et minéralogiste irlandais. En 1771 il rapporte la formation d'un colorant jaune par traitement d'indigo avec de l'acide nitrique, le produit formé, l'acide picrique, est le premier colorant synthétique. Il sera utilisé à partir de 1849 pour teinté de la soie. En 1885 Jean-Baptiste-André Dumas réalise que l'acide picrique peut être utilisé pour la fabrication d'explosif. Il est le premier, en 1779, à avoir soupçonné l'existence d'un élément chimique alors inconnue dans la wolframite, le tungstène. Il met au point un nouveau procédé de purification du phosphore. On le connait aussi pour l'invention de la bouteille de Woulfe, une bouteille à trois goulots permettant de faire circuler un gaz dans un liquide. Woulfe est membre de la Royal Society et titulaire de la médaille Copley. Woulfe, Peter Woulfe, Peter Woulfe, Peter Woulfe, Peter

Wolframite

La wolframite (Fe,Mn) WO₄, est un minéral situé entre la ferbérite et l' hübnérite. Avec la scheelite, la série des wolframites constitue le plus important minerai de tungstène.

Gisements

La Chine est le plus grand producteur de minerai de tungstène. La présence de tungstène, élément chimique alors inconnu, dans la wolframite a été mise en évidence par Peter Woulfe en 1779. catégorie:tungstate (minéral) catégorie:composé du fer catégorie:composé du manganèse

Carl Wilhelm Scheele

Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) était un chimiste suédois. Carl Wilhelm Scheele est né le 9 décembre 1742 à Stralsund, en Allemagne. À partir de 1770, il travaille comme pharmacien en même temps qu’il fait des recherches en chimie.. Il découvre l’oxygène en 1772, un peu avant le chimiste Joseph Priestley à qui l'on attribua cette découverte. Scheele a découvert d’autres éléments chimiques : le baryum, le chlore et le manganèse en 1774, le molybdène en 1778 et le tungstène en 1781, et des composés chimiques : l’acide citrique, le cyanure d'hydrogène, le fluorure d'hydrogène et l'hydrogène sulfuré. En 1783, il obtient de la glycérine en faisant bouillir de l'huile d'olive avec de l'oxyde de plomb. Scheele Scheele Scheele Scheele ja:カール・ヴィルヘルム・シェーレ ms:Carl Wilhelm Scheele

1783

Catégorie:1783 Cette page concerne l'année 1783 du calendrier grégorien.

Événements

- 3 septembre : Au traité de Versailles, le Royaume-Uni reconnaît l'indépendance des États-Unis et restitue à l'Espagne Minorque et la Floride, mais garde Gibraltar. La France conserve ses comptoirs en Inde, au Sénégal...

Europe

- La Russie annexe la Crimée après trois siècles d'administration ottomane, et des paysans allemands s'établissent en Crimée.
- Début du premier ministère tory de William Pitt le Jeune, Premier ministre d'Angleterre à l'âge de 24 ans (fin en 1801).
- Un tremblement de terre fait 50 000 victimes en Calabre en Italie.
- Éruption du Lakagigar, en Islande cause la mort par la faim de 9 000 personnes.

France

- L'Académie de Rouen couronne le mémoire de Jean-Paul Marat sur l'électricité médicale.
- 3 septembre : À Versailles, un traité est signé consacrant l'indépendance des treize colonies anglaises d'Amérique du Nord.
- 7 décembre : Dissolution de la communauté monastique de l' Abbaye St Martin du Canigou. construite dans la montagne, sur les pentes du Canigou, au début du .

Afrique

Amériques

Amérique du Nord

- 3 février : L'Espagne reconnaît l'indépendance des États-Unis.

Amérique latine

Asie

Océanie & Pacifique

Proche-Orient & Monde arabe

Arts & cultures

Sciences et techniques

- 4 juin : Démonstration aux États particuliers du Vivarais d'un ballon à air chaud inhabité mis au point par les frères Montgolfier.
- 27 août : Démonstration à Paris d'un ballon gonflé à l'hydrogène mis au point par le physicien Jacques Charles
- 19 septembre : Vol d'une montgolfière (air chaud) à Versailles avec des animaux.
- 21 novembre : Joseph et Étienne Montgolfier réalisent la première ascension aérienne d'une montgolfière (gonflée à l'air chaud) pilotée par Jean-François Pilâtre de Rozier et François Laurent Marquis d'Arlandes.
- 1 décembre : Le physicien français Jacques Charles et Marie-Noël Robert s'envolent dans le premier ballon gonflé à l'hydrogène.
- découverte du tungstène par José Elhuyar et Fausto Elhuyar

Naissances en 1783

- 23 janvier : Henri Beyle, dit Stendhal, romancier français († 1842)
- 24 juillet : Simón Bolívar né à Caracas au Venezuela. C'est le futur « El Libertador » de l'indépendance des colonies espagnoles d'Amérique du Sud († 1830)

Décès en 1783

- 18 septembre : Leonhard Euler, mathématicien suisse
- 27 septembre : Étienne Bézout, mathématicien français
- 29 octobre : Jean le Rond d'Alembert, mathématicien et philosophe français __NOTOC__ ko:1783년 ms:1783 simple:1783

Espagne

|- valign="top" | Capitale || Madrid |- valign="top" | Roi
Premier ministre | Juan Carlos I
José Luis Rodríguez Zapatero |{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{XXe siècle{commons|Category:Spain|l'Espagne{wikitravel|l'Espagne|Espagne{es{es{es{Pays d'Europe (UE){Portail Espagne

Houille

ja:石炭 La houille est une roche combustible fossile solide provenant de la décomposition d'organismes du carbonifère, et composée principalement de carbone. carbone Utilisé depuis le , l'extraction de ce combustible dans les mines a rendu possible la révolution industrielle au . Pendant des décennies, la houille constitua la principale source d'énergie ; aussi son nom fut décliné pour désigner des énergies naturelles potentiellement utilisables pour les besoins industriels :
- houille blanche pour l'énergie hydroélectrique des chutes d'eau ;
- houille bleue pour l'énergie marémotrice, des vagues et des courants marins ;
- houille verte pour l'énergie fournie par le courant des cours d'eau (moulin à eau, par exemple) ;
- houille d'or pour l'énergie solaire.

Caractérisation de la houille

La houille est une qualité spécifique de charbon, terme générique qui recouvre trois catégories de combustibles solides de même origine (kérogène), mais dont les gisements sont à différents stades de transformation : la tourbe, le lignite et enfin la houille, dont l'anthracite est une variété de qualité supérieure. Pour les besoins industriels et domestiques, un charbon se caractérise par :
- sa teneur en matières volatiles (MV) exprimée en pourcentage par rapport à la masse totale. Celles-ci sont constituées principalement de méthane et d'hydrogène ; sous l'effet d'une élévation de température, les matières volatiles se dégagent du combustible, s'enflamment facilement, et accélèrent la combustion.
- son pouvoir calorifique (exprimé en kJ/kg), quantité de chaleur fournie par la combustion d'un kg de charbon.
- sa teneur en eau exprimée en pourcentage.
- sa teneur en cendres exprimée en pourcentage. Les cendres sont les résidus solides de la combustion du charbon.
- sa teneur en soufre exprimée en pourcentage ; la présence de dioxyde de soufre dans les fumées de combustion contribue à la pollution de l'environnement.

Utilisations de la houille

La houille est surtout utilisée actuellement :
- dans les centrales thermiques utilisées pour la production d'électricité ou le chauffage urbain ;
- dans la sidérurgie, essentiellement pour la fabrication du coke utilisé dans les hauts-fourneaux ; entre 600 et 700 kg de charbon sont nécessaires pour produire une tonne d'acier.

Production d'électricité

L'utilisation du charbon dans les centrales thermiques est très importante ; ces centrales fournissent 40 % de la production mondiale d'électricité, la moitié aux États-Unis et en Allemagne. Longtemps considéré comme dépassé, l'intérêt du charbon revient quand les besoins énergétiques atteignent les capacités maximales de production de pétrole ou de gaz naturel, renchérissant leur coût. Ainsi, les États-Unis n'avaient construit qu'une poignée de nouvelles centrales électriques au charbon au cours des années 90, les compagnies électriques préférant constuire des centrales à gaz. Maintenant que le prix du gaz augmente et devient extrêmement instable, du fait du déclin de la production américaine, une centaine de nouvelles centrales à charbon sont en projet, pour un total de quelques 60 gigawatts, sur la période 2005-2013. C'est toutefois peu en comparaison avec la Chine, qui prévoit d'ajouter environ 70 nouvelles centrales à charbon par an. L'utilisation du charbon, notamment dans les centrales électriques, a fait et continu à faire des progrès énormes en matière de réduction des émissions de polluants tels que le soufre, les oxydes d'azote et les particules fines. Par contre rien ou presque n'a changé en matière d'émission de gaz à effet de serre. Une centrale au charbon actuelle émet sensiblement moins de CO par kilowatt-heure produit qu'une ancienne (du fait du meilleur rendement) mais deux fois plus qu'une centrale au gaz. Le retour du charbon sera donc (et est déjà) un désastre en matière de réchauffement climatique. La séquestration du CO apparaît comme une solution intéressante, mais elle ne sera pas disponible à grande échelle avant de nombreuses années.

Synthèse d'hydrocarbures et d'autres composés

Le charbon peut servir à la fabrication de produits chimiques et de carburant de synthèse, et cet usage pourrait s'intensifier. Il y a longtemps (seconde guerre mondiale) que l'on sait transformer du charbon en carburants fischer tropsh, mais cette production est restée marginale puisque les carburants dérivés du pétrole coûtaient beaucoup moins cher. De même, on sait gasifier le charbon et produire avec le gaz obtenu des produits pétrochimiques comme du méthanol, de l'ammoniac, de l'hydrogène, du propylène, mais que l'on préfère utiliser le gaz naturel. Face à des approvisonnements en pétrole comme en gaz qui deviennent plus difficiles, nombre de pays recommencent à prendre ces filières de production au sérieux.

Exploitation de la houille

La production mondiale de houille est relativement stable :
- 3564 millions de tonnes en 1990 ;
- 3650 millions de tonnes en 2000. Les principaux pays producteurs sont :
- la République populaire de Chine, 1170 Mt ;
- les États-Unis, 914 Mt ;
- l'Inde, 309,3 Mt ;
- l'Australie, 237 Mt ;
- l'Afrique du Sud, 225,3 Mt ;
- la Russie, 169,2 Mt ;
- la Pologne, 102,2 Mt.

Santé

L'exposition chronique à la houille est un facteur de risque de cancer du poumon, retenu par les tableaux de maladies professionnelles.

Voir aussi

- affaissement minier
- carbone fossile
- catastrophe minière
- code minier
- mine (gisement) et mines en France
- pétrole
- [http://www.geopolis-fr.com/art6.html Les derniers mineurs de charbon en France] catégorie:roche sédimentaire Catégorie:Énergie

Bolivie

La Bolivie ou République de Bolivie est un pays d'Amérique du Sud sans accès à la mer entouré par le Brésil, le Paraguay, l'Argentine, le Chili et le Pérou.

Histoire

Article détaillé : Histoire de la Bolivie Avant la conquête espagnole, les Andes étaient habités par de nombreuses cultures, la plus importante fut certainement la civilisation de Tiahuanaco. Au , les Incas intégrèrent une partie de l'actuelle Bolivie dans leur empire. Les Espagnols découvrirent à leur arrivée au , une très grande quantité d'argent dans les mines de Potosí. La Bolivie fit d'abord partie de la vice-royauté du Pérou avant de passer sous le contrôle de la vice-royauté du Río de la Plata.