juin/juillet 2012

Réactions métallothermiques (partie 2)

Un bref historique

Par Fathi Habashi, Université Laval, Québec

La partie 1 explique comment la découverte et l’isolement des métaux alcalins ont conduit à une enquête plus approfondie sur le potentiel de réactions métallothermiques (voir le numéro de mai). Voici quelques-uns des métaux que des chimistes ont réussi à obtenir. Cette réaction est à la base de l’aluminothermie, introduite par le chimiste allemand Hans Goldschmidt en 1899 pour souder des rails. La même réaction a également été utilisée pour fabriquer des bombes incendiaires.

Bore Après l’isolement du bore élémentaire en 1808, le chimiste allemand Friedrich Wöhler obtint du bore cristallin en 1856 par la dissolution de bore amorphe dans de l’aluminium fondu. Lors du refroidissement, le bore cristallin se sépare et peut être récupéré par dissolution de l’aluminium dans de l’hydroxyde de sodium.

Silicium En 1811, Joseph-Louis Gay-Lussac et Louis-Jacques Thénard ont préparé du silicium amorphe impur en chauffant du tétrafluorure de silicium avec du potassium, mais ils n’ont pas purifié ni caractérisé le produit. Le silicium, sous sa forme cristalline plus commune, a été préparé en 1854 par Henri Étienne Sainte-Claire Deville par l’électrolyse de chlorure de sodium et d’aluminium impur contenant environ 10 pour cent de silicium.

Zirconium En 1789, le chimiste allemand Martin Heinrich Klaproth a analysé un échantillon de zircon prélevé dans l’île de Ceylan (aujourd’hui le Sri Lanka) et a découvert un nouvel élément, qu’il nomma Zirkonerde. Le zirconium métallique a d’abord été obtenu dans une forme impure par le chimiste suédois Jöns Jacob Berzelius en 1824 par le chauffage d’un mélange de potassium et de fluorure de zirconium et de potassium dans un tube de fer. Le procédé de l’iodure fut le premier procédé industriel de production commerciale de zirconium métallique. Cette méthode fut remplacée par le procédé Kroll, mis au point par Wilhelm Kroll en 1845, par lequel le tétrachlorure de zirconium était réduit par du magnésium.

Titane Ce métal été isolé pour la première fois par Berzelius en 1825 par la réduction du K2TiF6 avec du potassium. En 1887, Lars Nilson et Sven Otto Pettersson à Stockholm ont isolé le métal pur à 95 pour cent en réduisant du TiCl4 avec du sodium. En 1910, Matthew A. Hunter a préparé du titane métallique pur à 99,9 pour cent en réduisant du TiCl4 avec du sodium dans une bombe en acier. En 1938, Wilhelm J. Kroll a produit du titane pur en réduisant du TiCl4 avec du magnésium. En 1942, sous la direction de Kroll, le US Bureau of Mines a exploité une usine pilote à Boulder, au Nevada, pour la production de titane sur la base de son processus. En 1948, E. I. du Pont de Nemours et compagnie a produit le premier titane commercial.

Magnésium Ce métal a été découvert et isolé par Sir Humphry Davy en 1808 par électrolyse ignée du MgCl2. Antoine Alexandre Brutus Bussy en a préparé un échantillon en 1831 en chauffant du chlorure de magnésium et du potassium dans un tube de verre. Lorsqu’il a retiré le chlorure de potassium, de petits globules brillants de magnésium sont restés. La première production industrielle de magnésium par électrolyse de carnallite fondue provenant des dépôts de Stassfurt a commencé en 1886 près de Brême, en Allemagne. En 1915, la société Dow Chemical a commencé à produire du magnésium à partir de saumure naturelle souterraine à Midland, au Michigan. L’utilisation du magnésium dans l’industrie aéronautique lors de la Seconde Guerre mondiale a entraîné une augmentation de la demande; des méthodes de production à grande échelle ont dû être mises au point. En 1941, la société Dow Chemical a produit un lingot de magnésium à Freeport, Texas – le premier métal à avoir été produit à partir d’eau de mer.

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