On pense qu’il existe bien plus de 4 000 minéraux différents, dont beaucoup contiennent des éléments métalliques.
Les minéraux sont des substances inorganiques solides et naturelles que l’on trouve dans la croûte terrestre. Ils se forment sans l’intervention de l’homme et ont une composition chimique et une structure cristalline définies.
Les métaux sont des substances élémentaires, comme l’or, l’argent et le cuivre, qui sont cristallines lorsqu’elles sont solides et naturellement présentes dans les minéraux. Ils ont souvent pour caractéristiques d’être de bons conducteurs d’électricité et de chaleur, d’avoir un aspect brillant et d’être malléables. Les métaux que nous voyons au quotidien sont produits par la transformation de minerais métalliques en une forme finale. Ceci, dans la majorité des cas, nécessite l’utilisation de produits chimiques et de technologies spéciales.
Groupes courants de métaux
Les métaux sont souvent classés en groupes distincts définis par leurs propriétés ou leur fonction. Les noms de ces groupes ne sont pas exacts ou scientifiques, mais reflètent des utilisations ou des propriétés communes :
Les métaux précieux comprennent l’or, l’argent et le platine. Environ 90 pour cent de la production totale d’or provient des mines d’or. Les 10 pour cent restants sont produits comme sous-produits de l’exploitation d’autres métaux, comme le cuivre et le nickel. Les métaux précieux sont échangés sur les marchés mondiaux et utilisés dans une gamme d’applications allant des bijoux à l’électronique en passant par les convertisseurs catalytiques des voitures.
Les métaux de base sont ceux de moindre valeur, principalement le cuivre, le plomb et le zinc. Les formes raffinées de ces métaux sont couramment échangées sur les marchés mondiaux dans une variété de formes et de tailles standard. Ce sont les matériaux de construction de base pour une grande partie du monde qui nous entoure.
Les métaux ferreux sont ceux qui ont une forte teneur en fer, ce qui inclut tous les types d’acier. Le mot « ferreux » est dérivé de ferrum, le mot latin pour le fer. Le chrome, le cobalt, le manganèse et le molybdène sont couramment inclus dans ce groupe car leur utilisation principale est d’améliorer les propriétés de l’acier.
Les métaux non ferreux comprennent l’aluminium, le cuivre, le plomb, le magnésium, le nickel, l’étain et le zinc, car ils ont des utilisations principales non liées à la fabrication de l’acier. Notez qu’il y a un certain chevauchement avec les métaux de base, et le choix du nom du groupe dépend du contexte.
Les métaux des terres rares ne sont pas si rares que cela dans la croûte terrestre, mais leur extraction est complexe et difficile. Ils comprennent le scandium, l’yttrium, le lanthane et les 14 éléments (lanthanides) qui suivent le lanthane dans le tableau périodique. Ils sont largement utilisés, bien qu’en faible volume, dans la fabrication du verre, des céramiques, des émaux, des aimants, des lasers et des tubes de télévision, ainsi que dans le raffinage du pétrole.
Les alliages sont fabriqués en mélangeant deux ou plusieurs éléments métalliques pour former une nouvelle substance unique dont les propriétés chimiques et physiques diffèrent de celles de ses composants. Plus de 90 % des métaux utilisés aujourd’hui sont des alliages.
Les éléments d’alliage sont généralement ajoutés aux métaux purs pour renforcer la résistance ou améliorer des propriétés particulières, telles que la résistance à la corrosion, la résistance à l’usure et la capacité à être coupé. Les besoins industriels exigeants, tels que la résistance aux températures extrêmes, la solidité pour les applications à haute pression, la résistance à la fatigue, la réduction du poids ou la ténacité, souvent en combinaison, ont conduit au développement d’une large gamme d’alliages.
Les alliages les plus courants sont largement classés comme aciers. Ces alliages caractéristiquement solides, formés de fer et de carbone, peuvent être mélangés à d’autres éléments pour améliorer encore les performances et la durabilité. Une voiture, par exemple, contient plus de 10 alliages d’acier différents pour les pièces de carrosserie, les engrenages, les transmissions, les vilebrequins, les soupapes et ainsi de suite.
Les experts prévoient que le besoin de systèmes plus efficaces sur le plan énergétique, les technologies de l’information et l’exploration spatiale seront les principaux moteurs du développement de nouveaux alliages au cours du siècle actuel.