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Yttrium

Yttrium

L’yttrium est un élément chimique, de symbole Y et de numéro atomique 39. L'yttrium, qui fait partie des métaux dits « terres rares », avec le Scandium et les lanthanides, est découvert sous forme d'oxyde par Johann Gadolin, un finlandais, dans un minerai, la gadolinite. Son nom vient du village suèdois de Ytterby où le minerai était extrait. Il a été isolé par Friedrich Wöhler en 1828.

Caractéristiques

Il s'oxyde lentement mais, réduit en poudre ou copeaux, peut s'enflammer dans l'air. On trouve l'yttrium dans les sables de monazite ((Ce,La,Th,Nd,Y)PO₄ ) et bastnosite ((Ce,La,Th,Nd,Y)(CO₃)F), Il est très difficile à séparer des autres métaux de la même famille auxquels il y est toujours associé. L'yttrium apparaît dans un grand nombre de minéraux, toujours associé aux autres terres rares:
- l'allanite (sorosilicate), ou orthite, la bastnäsite,
- la betafite et la samarskite où il est associé à l'uranium
- et encore l'euxénite, la fergusonite, la gadolinite, le xénotime Ces minerais sont plus ou moins radioactifs. Moins accessibles, les échantillons lunaires contiennent une quantité notable d'yttrium.

Applications

- Le vanadiate YV₄ et l'oxyde Y₂0₃ associé à de l'Europium est utilisé pour les phosphores « rouge » des tubes cathodiques.
- C'est la constituant de base du grenat d'yttrium-aluminium des lasers solide infra-rouge « YAG » (longueur d'onde 1,06 micromètres).
- Il améliore la tenue mécanique de l'aluminium, du magnésium. Ajouté aux alliages FeAl il leur offre d'intéressantes perspectives.
- En association avec d'autres oxydes (alumine, silice) il permet de fabriquer des briques réfractaires très résistantes
- On le trouve également dans les aimants, des ferrites pour hyperfréquences (grenat Y-Fe), des verres spéciaux, des imitations de diamant, ... catégorie:élément chimique catégorie:métal de transition Catégorie:terre rare ja:イットリウム th:อิตเทรียม

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

Scandium

Le scandium est un élément chimique, de symbole Sc et de numéro atomique 21. C'est un métal de transition mou, d'aspect blanc argenté. On trouve du scandium dans quelques rares minéraux en provenance de Scandinavie. Il est classé avec l'yttrium et les lanthanides dans les terres rares.

Caractéristiques notables

Le scandium est un élément métallique mou, rare, trivalent, très léger qui devient jaunâtre ou rose lorsqu'il est exposé à l'air. Cet élément ressemble plus chimiquement à l'yttrium et aux terres rares qu'il ne ressemble à l'aluminium et au titane qui sont ses voisins dans le tableau périodique. L'état d'oxydation le plus commun du scandium est +3.

Applications

La production mondiale est faible, de l'ordre de 50 kg et son prix élevé, supérieur à celui de l'or.
En ajoutant de l'iodure de scandium dans une lampe à halogénure métallique, on obtient une source de lumière spectralement comparable au soleil (température de couleur de 4000°K - « blanc neutre ») qui est utilisé comme source lumineuse pour la vidéo de nuit ou en intérieur.
L'isotope radioactif ⁴⁶Sc, du fait de sa demi-vie courte (4 heures), est utilisé comme marqueur dans les raffineries de pétrole lors du craquage et pour la détection de fuites de canalisations.
Le scandium possèdant un point de fusion beaucoup plus élevé que celui de l'aluminium et presqu'aussi léger (densité 2,9) est étudié pour de possibles applications aérospatiales. L'URSS a développé largement la production industrielle de scandium et a optimisé un alliage d'aluminium comportant 2% de scandium, ce qui renforce considérablement les caractéristiques mécaniques de l'aluminium. Cet alliage est couramment utilisé dans les constructions aéronautiques militaires russes. Une propriété complémentaire de cet alliage est qu'il est soudable alors que ce n'est pas le cas d'un alliage aluminium lithium développé en Occident pour des caractéristiques mécaniques équivalentes.

Histoire

Scandium (latin : scandia→scandinavie) a été découvert par Lars Fredrick Nilson en 1879 lorsque lui et son équipe recherchaient des terres rares. Nilson mit en évidence le nouvel élément par analyse spectrale faite à partir de minerai d'euxenite et de gadolinite. Afin d'isoler l'élément il traita 10 kilogrammes d'euxenite afin d'obtenir 2 grammes d'oxyde de scandium (Sc₂O₃) très pur. En 1869 Dmitri Mendeleïev prédit certaines propriétés du scandium qu'il nomma alors ekaboron, en utilisant sa loi périodique. Per Theodor Cleve découvrit l'oxyde de scandium à peu près au même moment mais contrairement à Nilson, Cleve détermina que le scandium était identique à l'ekaboron. En 1937, pour la première fois du scandium métallique est produit par électrolyse d'un mélange de potassium, de lithium, et d'oxyde de scandium fondu à 700-800°C. La première livre de scandium métallique pur à 99% ne fut pas produite avant 1960.

Occurrence

Les seules sources de scandium concentré connues sont les minerais de thortveitite, d'euxenite et de gadolinite que l'on trouve en faible quantité en Scandinavie. On ne trouve pas naturellement de scandium métallique. Le scandium est le 23 élément le plus abondant dans le soleil, mais seulement le 50 sur terre. On le retrouve distribué de manière uniforme sur terre dans plus de 800 minéraux. Il représente une grande partie d'un minerai rare le thortveitite, et on le trouve aussi comme résidu après l'extraction du tungstène de la wolframite.
Le Scandium est actuellement principalement un sous-produit de la purification de l'uranium. On l'isole industriellement par réduction du fluorure de scandium en présence de calcium métallique.

Isotopes

On ne trouve naturellement qu'un seul isotope du scandium le ⁴⁵Sc. On a découvert 13 autres isotopes dont les plus stables sont le ⁴⁶Sc avec une demi-vie de 83,79 jours, le ⁴⁷ avec une demi-vie de 3,3492 jours, et le ⁴⁸Sc d'une demi-vie de 43,67 heures. Les autres isotopes ont tous une demi-vie inférieure à 4 heures et la plus grande partie inférieure à 2 minutes. Les isotopes du scandium ont un poids atomique variant de 39,978 uma pour le ⁴⁰Sc, jusqu'à 53,963 uma pour le ⁵⁴Sc. Le mode de désintégration primaire pour les isotopes avant ⁴⁵Sc est la capture électronique alors qu'après c'est l'émission béta.

Précautions/Toxicologie

Le poudre de scandium métallique est inflammable. Catégorie:Élément chimique Catégorie:Terre rare Catégorie:Métal de transition ja:スカンジウム th:สแคนเดียม

Friedrich Wöhler

Wöhler, Friedrich Wöhler, Friedrich Wöhler, Friedrich Wöhler, Friedrich Friedrich Wöhler (Eschersheim, près de Frankfort, le 31 juillet, 1800 - Göttingen, le 23 septembre, 1882) était un chimiste allemand. En 1823, Wöhler finit ses études de médecine à Heidelberg dans le laboratoire de Leopold Gmelin, qui lui permit de travailler pour Jöns Jacob Berzelius à Stockholm. De 1825 à 1831, Wöhler enseigna et travailla à Berlin. Wöhler est considéré comme le pionnier de la chimie organique grâce à sa synthèse (accidentelle) de l'urée en 1828. La synthèse de l'urée montra qu'il est possible de produire en laboratoire, sous conditions contrôlées et à partir de composés inorganiques, un composé connu pour être seulement produit par des organismes biologiques. Elle permit ainsi d'infirmer la théorie du fluide vital, énoncée vers 1600, et qui était encore enseignée : c'est la fin du vitalisme. Wöhler est considéré comme le fondateur de la synthèse organique. L'année de la synthèse de l'urée, Wöhler devint profeseur à l'âge de 28 ans. Ses travaux lui valurent la médaille Copley en 1872.

Lien externe

- [http://www.fundp.ac.be/bioscope/1828_wohler/wohler.html] Bioscope ja:フリードリヒ・ヴェーラー

Radioactif

Généralités

La radioactivité est la propriété d'un noyau atomique instable ou radioactif de se transformer spontanément en un ou plusieurs noyaux d'autres éléments en émettant lors de cette transformation un rayonnement α β ou γ qui sont aujourd'hui identifiés comme un noyau d'hélium (alpha) ou un électron ou positron (bêta)ou un photon (rayon X ou gamma) C'est en 1896, découverte due à Henri Becquerel, que dans des sels d'uranium, des rayonnements d'origine inconnue ont été détectés: on les a distingués en constatant que les rayonnements α et β sont déviés par des champs électriques et magnétiques, contrairement aux rayonnements γ qui ne sont pas déviés parce que pas chargés. Ces rayonnements sont dits ionisants car ils interragissent avec la matière en provoquant, du fait de leur grande énergie, au sein de celle-ci des ionisations. Ce sont ces ionisations qui sont à l'origine des conséquences dommageables pour la santé par l'exposition à ces rayonnements; on parle alors d'irradiation.

La radioactivité naturelle

La radioactivité naturelle a principalement pour origine les radioisotopes existants dans la nature et produits lors des explosions des supernovae. On trouve des traces de ces éléments radioactifs et de leurs descendants dans notre environnement. La radioactivité résulte également du bombardement du globe terrestre par des particules de haute énergie en provenance de l'espace : les rayons cosmiques.

Les rayonnements artificiels

Les rayonnements ionisants peuvent avoir une origine dite artificielle pour exprimer qu'elle est produite par l'homme et les technologies. Tel est le cas pour les rayons X utilisés en imagerie médicale, la radioactivité des éléments brûlés et/ou produits par les centrales nucléaires tels que le plutonium ou encore la radioactivité produite par l'explosion d'une bombe atomique.

Unités

L'activité d'un échantillon radioactif (source radioactive) se mesure en becquerels (Bq) en hommage à Henri Becquerel. On utilise quelquefois (en biologie par exemple) le nombre de désintégrations par minute. Le curie (Ci) était autrefois utilisé en hommage à Marie Curie. C'est l'activité d'un gramme de radium, soit 3,7.10¹⁰ Bq ou encore 37 Bq = 1 nCi. On peut également utiliser le coulomb par kilogramme (C/kg) qui mesure l'exposition aux rayonnements X et gamma (la charge d'ions libérée dans la masse d'air).

Irradiation

Les rayonnements ionisants interagissent avec la matière, ils apportent donc de l'énergie dans le milieu traversé, en grande partie sous forme d'énergie d'ionisation du milieu. La dose absorbée par la cible est l'énergie reçue par unité de masse. On l'exprime en joules par kilogramme, c'est-à-dire en grays (Gy) dans le système SI. L'ancienne unité était le rad. 1 Gy = 100 rad. Lors d'une exposition durable, il est pertinent de définir le débit de dose, c'est-à-dire l'énergie absorbée par kilogramme et par unité de temps. Cette grandeur prend son intérêt en biologie par exemple où des phénomènes dépendant du temps (croissance, réparation) sont susceptibles d'être perturbés par les rayonnements. L'unité en est le gray par seconde (Gy/s). Ces grandeurs, activité, dose et débit de dose sont des grandeurs mesurables, qui peuvent être mesurées à l'aide d'appareils de physique (compteurs, calorimètres, horloges). Dans les grandeurs liées à la cible, il y a celles qui évaluent le risque pour la santé. Lorsque le rad était utilisé comme unité de dose, on avait défini une unité de dose équivalente, le rem, acronyme de « rad equivalent man ». Actuellement, le rem est remplacé par le sievert (Sv), qui est un « Gray equivalent man » et est une unité du système SI. La dose équivalente n'est pas mesurable, mais elle est évaluée en fonction de la dose reçue, de la sensibilité du tissu irradié et de la nature du rayonnement. :

E = D x S x Q

E

est la dose équivalente, ::

D

est la dose physique absorbée, ::

S

dépend de la sensibilité du tissu.

S

est faible pour les muscles ou la peau, mais important pour les gonades, le système nerveux, les cellules de la moelle osseuse ou de l'intestin, ::

Q

est un paramètre qui dépend de la nature du rayonnement. Il est égal à 1 pour les rayons gamma et bêta, à 5 pour les rayons alpha, et à 20 lors d'une irradiation par les neutrons. On peut évidemment définir un débit de dose équivalente, qui s'exprimera en sieverts par seconde. Cette grandeur est pertinente pour évaluer les expositions professionnelles des travailleurs du nucléaire, des astronautes, ou tout simplement des personnes vivant dans un environnement à risque. À titre d'exemple, nous sommes soumis en Europe occidentale à un débit de dose équivalente d'environ 3 mSv/an. Conversion des différentes unités : :1 Ci = 3,7 10¹⁰Bq :1 Bq = 0,027 nCi :1 rad = 0,01 Gy = 10 mGy :1 Gy = 100 rad :1 rem = 0,01 Sv = 10 mSv :1 Sv = 100 rem

La radioactivité dans l'environnement

Lors d'une promenade au bord de la mer, nous nous asseyons sur un roc de granite : celui-ci contient des traces d'uranium qui en se désintégrant émet un gaz radioactif, le radon, que nous respirons. Dans notre alimentation, nous assimilons du potassium-40, du carbone 14 et du tritium. Nous sommes contraints de nous exposer aux particules du rayonnement cosmique dont des centaines nous traversent à chaque seconde. Des milliards de neutrinos nous traversent aussi à chaque instant. Si les neutrinos sont fantomatiques car ils sont sans charge électrique et sans ou quasiment sans masse, les particules du rayonnement cosmique sont massives et ont une charge électrique, mais leur effet reste anodin. Nous n'empêchons pas la désintégration de 8000 atomes dans notre corps à chaque seconde. Il faut toutefois remettre ce chiffre en perspective. 8000 atomes altérés par seconde, cela fait 252 milliards par an, soit 0,25 × 10¹⁰ sur les quelque 10²⁷ atomes de notre corps. Le risque d'altération d'un atome donné est donc de 0,25 × 10^-17. La taille du génome est de 3,2 × 10⁹ paires de bases, une base possédant une vingtaine d'atomes, soit 0,64 × 10¹⁰ atomes par brin d'ADN (il y a 2 brins, comptons donc pour simplifier 10¹⁰. Sur un ordre de grandeur de 10¹³ cellules dans le corps, on arrive à 10²³, ce qui correspond donc à 250 000 brins de code génétique altérés par an.
- Certaines de ces altérations toucheront une partie non-codante de l'ADN
- D'autres altéreront le fonctionnement de la cellule, qui pourra dépérir et être remplacée par une cellule saine
- Un petit nombre, que l'on ne sait pas établir pour le moment, pourront rendre la cellule cancéreuse. Les défenses de l'organisme permettent en principe d'éliminer les cellules cancéreuses, mais ne fonctionnent pas toujours (c'est d'ailleurs pour cela qu'il y a des cancers). On considère toutefois qu'il faut non pas une, mais plusieurs mutations dans le même brin pour transformer une cellule saine en cellule cancéreuse. On peut pour se rassurer désigner ces 8000 becquerels comme nous exposant à 0,2 millisievert (mSv) par an, sans bien entendu que ce changement d'unité modifie en quoi que ce soit le taux de mutation des cellules. Nous ne pouvons pas échapper très facilement à l'exposition à la radioactivité (par exemple notre corps contient naturellement du carbone 14), mais nous vivons avec ce risque depuis la nuit des temps : L'exposition naturelle à la radioactivité représente 2,5 mSv sur le total de 3,5. Cette dose peut varier de 1 à 40 mSv, selon l'environnement géologique et les matériaux d'habitation. Le rayonnement tectonique dû aux roches (uranium, thorium et descendants) est de 0,40 mSv, mais il peut être dix fois plus important dans des régions granitiques comme la Forêt-Noire en Allemagne ou la Bretagne et le Massif Central en France, en particulier à cause d'un gaz radioactif, le radon. La part due au rayonnement cosmique représente environ 0,40 mSv au niveau de la mer, mais double à 1500 m d'altitude. Il nous est impossible d'échapper à la radioactivité en respirant, en nous déplaçant, mais aussi en mangeant. Tous nos aliments sont un peu radioactifs, car ils contiennent des éléments comme du carbone-14 et du potassium-40, des isotopes radioactifs inséparables du carbone et du potassium naturels. L'eau de source que nous buvons est aussi radioactive. Avant de jaillir du sol, elle a dissous des sels minéraux appartenant au roches rencontrées sur son chemin dont certaines contiennent des radioéléments. Les eaux les plus radioactives proviennent des régions granitiques ou volcaniques dont les roches renferment un peu d'uranium et de thorium accompagnés des éléments radioactifs de leur descendance. Cette radioactivité est très variable. Cette radioativité naturelle des aliments peut être augmentée dans des proportions variables, voire éventuellement dangereuse, par une radioactivité artificielle. Il est ainsi apparu en France, à la suite de l'accident de Tchernobyl, des augmentations significatives de radioactivité dans les plantes et viandes de plusieurs régions françaises. Des personnes ont déposé des plaintes contre X à la suite de cancer qu'elles attribuent à cette cause. (Il s'agit de la notion juridique plainte contre X et non des rayons X !) Toute information sur les modifications anormales de radioactivité dans l'environnement est sévèrement contrôlée par les autorités de l'Etat en France. Les écologistes combattent cette politique du secret dans un domaine qui touche à la santé de chaque citoyen.

Les différentes sortes de radioactivité

Ce phénomène de rayonnement peut prendre des formes très différentes.

Rayonnement alpha (α)

Article détaillé : Désintégration alpha Un noyau atomique peut être instable parce qu'il est trop lourd. Il se débarrasse de son excédent de poids en émettant une particule. Pour certains éléments comme le radium-226 (²²⁶Ra) ou l'uranium-238 (²³⁸U), cette particule est un noyau d'hélium, soit 2 protons et 2 neutrons. Elle est animée d'une grande vitesse. Les éléments de ce type sont appelés émetteurs alpha. Le rayonnement alpha étant constitué d'une particule lourde chargée positivement, il est très peu pénétrant ; une simple feuille de papier peut l'arrêter. Exemple pour le radium-226 qui se transforme en radon-222: ²²⁶Ra → ²²²Rn + α.

Rayonnement bêta (β)

Article détaillé : Désintégration bêta D'autres, les émetteurs bêta, émettent des électrons, par exemple le thorium-234, ou des positrons (ou positons), qui ont la même masse que les électrons mais qui sont chargés positivement. S'il y a émission d'un électron, on parlera de rayonnement β-, en fait un neutron du noyau se désintègre en proton, en électron et en anti-neutrino. S'il y a émission d'un positon, on parlera d'un rayonnement β+, un proton se désintégrant alors en neutron, en positron et en neutrino. Exemple d'une réaction β^- pour le tritium (1 proton / 2 neutrons) qui se transforme en hélium 3 (2 protons / 1 neutron) : ³H → ³He + e^- + ῡ Exemple d'une réaction β⁺ pour le fluor 18 qui se transforme en oxygène 18 : ¹⁸F → ¹⁸O + e⁺ + ν. L'électron ou le positon sont des particules légères, le rayonnement bêta est donc beaucoup plus pénétrant. Les particules étant chargées, elles interagissent facilement avec la matière. Il faut une feuille d'aluminium de 6 mm d'épaisseur pour arrêter ce rayonnement.

Rayonnement gamma (γ)

Article détaillé : Rayon gamma Enfin, une troisième catégorie est constituée de noyaux radioactifs qui ne souffrent pas d'un excès de masse, mais d'énergie, qu'ils évacuent sous forme d'un photon, comme la lumière mais en beaucoup plus énergétique. Ce sont les émetteurs gamma. Leur émission suit généralement une désintégration alpha ou bêta et correspond à un réarrangement des nucléons, et notamment à une réorganisation de la charge électrique à l'intérieur du nouveau noyau. On va donc fréquemment rencontrer un noyau radioactif émettant simultanément deux types de rayonnement : par exemple, le plutonium-239 est un émetteur alpha-gamma, le fer-59, un émetteur bêta-gamma. Comme le photon est une particule sans masse, il est très pénétrant et comme il n'est pas chargé, il interagit peu avec la matière. Il faut plusieurs centimètres de plomb pour l'arrêter.

Durée de vie de l'élément radioactif

On calcule la durée de vie d'un élément radioactif avec le système de la demi-vie ou période radioactive. Si on consulte laRésolution des équations différentielles à coefficients constants et en particulier les équations qui se ramènent à

y' = ky

où k est un réel, il est écrit que l'on rencontre ce type d'équations avec k négatif dans la modélisation de la décroissance radioactive dans un milieu homogène et fermé ; Les solutions d'une telle équation sont les fonctions définies sur tout R par :

f(x) = Ce^

où C est un réel dont la valeur se détermine dès que sont connues les conditions initiales : si pour

x_0

on a

f(x_0)=y_0

alors :

C = y_0e^

et donc :

y(x) =y(x_o) e^

L'évolution dans le temps du nombre d'atomes radioactifs

Il y a diverses façons d'introduire un formalisme permettant de décrire l'évolution dans le temps du nombre d'atomes radioactifs. elles conduisent toutes à une formulation mathématiques simple: :

\frac =N'(t)= -\lambda N(t) \ et \ N(t) = N(t_o) e^

. :

N(t) = N_0 e^ =N_0 (\frac)^\ et \ N(t+T) = N_0 (\frac)^=N_0 (\frac)^\cdot \frac= N(t)\cdot \frac

. où T est la période; la dernière formule montre que à chaque fois que le temps augmente de T le nombre d'atome restant est divisé par 2. :

N(t+T) =N(t)\cdot \frac

. :

Solution de l'équation differentielle par séparation des variables

de :

\frac = -\lambda N(t)

on déduit:

\frac = -\lambda dt

en intégrant, on obtient:

\ln N(t) = -\lambda t + D \,

soit :

N(t) = e^D \cdot e^= N(t_o) \cdot e^ \,

"Demi-vie" et vie moyenne

C'est une propriété de base de la fonction décroissance exponentielle que de pouvoir définir un acroissement de la variable pour lequel la valeur obtenue est la moitié ; si t est la variable: de :

e^ = \frac

on déduit facilement:

t_ = \frac

Ce temps est appelé la demi-vie La quantité décroissante est le nombre d'éléments d'une collection d'objet, il est possible de calculer la moyenne de la durée de vie, ce que l'on appelle la durée de vie moyenne et on obtient:

\tau = \frac

Le tableau suivant montre l'évolution du nombre relatif d'éléments en fonctions du nombre de demi-vies écoulées:

Remarques

- Dans les radionuclides où des particules se transforment par radioactivité en une autre particule, le nombre de particules initiales décroit exponentiellement en fonction du temps .
- Il est fréquent qu'un isotope radioactif comporte plusieurs modes de désintégration, ou bien qu'il appartienne à une chaîne de désintégration radioactive. Pour ces cas, la loi exponentielle simple de décroissance radioactive ne s'applique plus.

voir aussi

- croissance exponentielle
- distribution exponentielle

Activité de l'élément radioactif

L'activité d'un corps radioactif à un instant donné est le nombre de désintégrations par seconde à cet instant, autrement dit l'intensité de sa radioactivité. L'activité est une propriété de la source émettant les rayonnements ionisants et ne rend donc pas compte des effets des rayonnements ionisants sur la matière exposée. Elle se mesurait auparavant en curies, unité qui correspond à 37 milliards de désintégrations par seconde, quel que soit le rayonnement émis. C'est par exemple l'activité de 1 gramme de radium-226, ou de 15 grammes de plutonium-239. Elle se mesure maintenant en becquerels, unité qui correspond au nombre de désintégrations en 1 seconde.

Interaction des rayonnements avec la matière

Généralités

Les rayonnements ionisants provoquent tous au sein de la matière des ionisations et des excitations. La façon dont se produisent ces ionisations dépend du type de rayonnement considéré. Le rayonnement gamma est un faisceau de photons sans charge ni masse. En traversant la matière il provoque trois type d'interactions : l'effet photo-électrique, la création de paires et l'effet Compton. Ces mécanismes produiront, in fine, des excitations et ionisations dans le matériau traversé.Le rayonnement gamma a un fort pouvoir de pénétration dans la matière (plusieurs dizaines de mètres de béton). Le rayonnement alpha est un faisceau de particules lourdes et chargées, généralement d'énergie élevée. En traversant la matière ce faisceau de particules percute les électrons de la périphérie des atomes du matériau traversé ce qui les excite ou les ionise. Ce mécanisme se produit sur une très courte distance: le pouvoir de pénétration des rayonnements alpha est faible (une simple feuille de papier les arrête totalement) et par conséquent le dépôt d'énergie par unité de longueur traversée sera élevé. Cette énergie dissipée dans la matière traversée se traduira par des excitations et des ionisations. Ces dernières seront donc nombreuses sur le court parcours de la particule. Le rayonnement bêta, constitué d'électrons ou de positrons est un faisceau de particules légères et chargées. Il interragit avec la matière en provoquant, lui aussi, des excitations et des ionisations. Le parcours des électrons et des positrons dans la matière est plus important que celui des particules alpha (de l'ordre de quelques mètres maximum dans l'air). La perte d'énergie du rayonnement bêta par unité de longueur traversée sera, toute autre chose étant égale, moindre que celle du rayonnement alpha. Il en sera donc de même du nombre d'excitation et d'ionisation produite par unité de longueur. La nature des lois physiques permettant de calculer les parcours ou l'atténuation des rayonnements dans la matière diffèrent selon les rayonnements considérés. Les rayonnements gamma ne sont jamais complètement arrêtés par la matière. Seule une proportion, éventuellement importante, du flux de photons incidents peut être arrêté dans un échantillon traversé. Dans ce cas le flux de photons émergeant sera faible, voire quasi indétectable, mais jamais nul. Les lois physiques qui traduisent le parcours des particules chargées (rayonnements alpha et bêta) donnent, elles, une valeur finie et chiffrable du parcours maximum de ces particules dans la matière. Au-delà de la distance considérée il est impossible que des particules du rayonnement incident puissent être retrouvées. Le rayonnement incident est donc complétement bloqué par une épaisseur donnée d'un matériau donné. Celui-ci aura joué le rôle d'écran.

Conséquences pour la santé de l'exposition aux rayonnements ionisants

ionisation Les conséquences de la radioactivité sur la santé sont complexes. Elles dépendent de la dose absorbée par l'organisme. À ce moment là, on parle de gray. Tous les rayonnements n'ayant pas la même nocivité, on multiplie chaque rayonnement absorbé par un coefficient de pondération, pour tenir compte des différences. Cela s'appelle la dose équivalente, qui se mesure en sievert. En fait, le becquerel mesure mal la dangereusité d'un élément car il considère identiquement les trois types de rayonnements. Un rayonnement α ou β est relativement peu dangereux à l'extérieur du corps. En revanche, il est extrêmement dangereux lorsque ce type d'émetteur est inhalé. D'un autre côté, les émissions γ sont dangereuses un peu partout car elles sont difficilement arrêtables. voir article Rayonnement ionisant

Le risque pour la santé

Le risque pour la santé dépend non seulement de l'intensité du rayonnement et la durée d'exposition mais également du type de tissu concerné et de sa plus ou moins grande faculté d'absorption, les organes reproducteurs par exemple étant 20 fois plus sensibles que la peau.

Dose acceptable d'irradiation

Les normes internationales se basent sur le principe que le risque pour la santé est proportionnel à la dose reçue et que "toute dose de rayonnement comporte un risque cancérigène et génétique (CIPR 1990)". En général on considère que l'environnement naturel (hors source radioactive !) est inoffensif : il émet un rayonnement inférieur 0,00012 mSv/h ou 0,012 mrem/h. S'il fallait mettre un seuil minimum d'innocuité, la dose devient « dangereuse » à court terme à partir de 0,002 mSv/h ou 0,2 mrem/h. Mais ceci est discutable. Comme dans le cas des radiographies, en fait tout dépend du temps pendant lequel la personne est exposée à ces rayonnements. Les mots d'ordre sont : « Temps, Écran, Distance ». Vous pouvez rester sous un rayonnement avec un débit de dose de 50 mSv/h sans rien risquer si vous ne restez pas plus de 5 s devant la source car la dose reçue est très faible. Voici par exemple les doses actuellement tolérées dans les différents secteurs contrôlés d'une centrale nucléaire française :
- zone bleue : de 0,0025 à 0,0075 mSv/h
- zone verte : de 0,0075 à 0,02 mSv/h
- zone jaune : de 0,02 à 2 mSv/h
- zone orange : de 2 à 100 mSv/h
- zone rouge : > 100 mSv/h

Dose équivalente maximale

Il s'agit d'une dose cumulée, d'une exposition continue aux radiations ionisantes durant une année qui tient compte de facteurs de pondération. Jusqu'en 1992 les valeurs variaient d'un facteur 4 entre l'Europe et les États-Unis. Aujourd'hui ces doses sont standardisées et sont périodiquement revues, à la baisse. La dose cumulée d'une source radioactive artificielle devient dangereuse à partir de 500 mSv ou 50 rem où l'on constate les premiers symptômes d'altération sanguine. En 1992 la dose équivalente maximale (dem) pour une personne travaillant sous rayonnements ionisants était fixée à 15 mSv sur les 12 derniers mois en Europe (CERN et Angleterre) et à 50 mSv sur les 12 derniers mois aux États-Unis ! Depuis août 2003 la dem est passée à 20 mSv sur les 12 derniers mois. Rappelons au passage que lors d'un scanner médical nous recevons environ 150 mSv en une demi-journée. Nous serions en zone rouge dans une centrale nucléaire ! Pour éviter tout symptôme d'altération sanguine, mieux vaut donc se limiter à un maximum de trois examens de ce type par an.

Radioprotection

En France la réglementation fixe les limites annuelles de radiation à 50 mSv (5 rem) pour les travailleurs et à 5 mSv (0,5 rem) pour la population. La différence est déjà injustifiée mais plus grave, la réglementation française ne respecte pas les recommandations de la Commission Internationale de Protection Radiologique (CIPR) ! Il n'existe en fait aucun standard entre les différentes populations concernées. Les seules choses communes entre les différents type d'activités (domaine médical, nucléaire, recherche, etc) sont les manières de s'en protéger. Pour les radiations rappelez-vous l'acronyme DATE = Distance (éviter de mettre la tête sur la source), Activité (réduire au mieux le ddd), Temps (rester le moins longtemps près de la source), Écran (plomber, immerger, bétonner, ... la source). Pour la contamination, c'est surtout une question d'hygiène : nettoyer les surfaces de travail, éviter de la mettre en suspension, porter des tenues adéquates (la fameuse tenue « Mururoa »), confiner et si possible fixer les particules, ... Cela dit durant la vie d'un être humain, les tissus profonds supportent une exposition de 100 à 400 rem (1-4 Sv), les yeux de 400 rem et l'épiderme peut supporter jusqu'à 600 rem (6 Sv). Pour rappel 1 rem (0,01 Sv) ou 1 rœntgen équivaut à quelque 50 radiographies aux rayons X. Pour les passagers et les pilotes des avions de ligne ainsi que pour les astronautes en orbite, une éruption solaire très intense (classe X) leur fait subir l'équivalent de quelques radiographies et le danger est nul. Mais étant donné qu'ils répètent ces voyages ou effectuent des missions de longues durées, une exposition prolongée accroît le risque d'irradiation.

Que faire en cas d'accident nucléaire ?

Heureusement, à ce jour la plupart des pays européens n'ont pas connu d'accident nucléaire majeur. La gravité des accidents est classée dans l'échelle INES (International Nuclear Event Scale) dont l'amplitude est identique à celle des échelles qui mesurent la gravité de certains phénomènes naturels (séismes, vents…). Elle est destinée à faciliter la perception de l'importance des incidents ou accidents survenant dans les installations nucléaires. Seuls les événements ayant un impact, même potentiel, sur la sûreté nucléaire des installations sont pris en considération. Les événements nucléaires sont classés dans 7 catégories suivant leur importance, allant de l'anomalie (1) à l'accident majeur (7). Toutes les centrales nucléaires et centres de recherche connaissent des « écarts », des accidents de faible importance classés en-dessous de l'échelle INES (niveau 0) ou des anomalies de niveau 1 liées à des défaillances matérielles ou des erreurs humaines.

Normes

La Communauté Européenne a fixé des doses de radioactivité à ne pas dépasser. Par exemple, le lait ne doit pas dépasser 500 Bq/l pour l'iode 131. Les écologistes disent que les limites à ne pas dépasser, en France notamment, sont trop élevées. Dans certains länders allemands, les normes sont beaucoup plus sévères (100 Bq/l en Sarre, 20 Bq/l en Hesse et Hambourg).

Principaux éléments radioactifs

- plutonium ²³⁹Pu et ²⁴¹Pu
- uranium ²³⁵U et ²³⁸U
- curium ²⁴²Cm et ²⁴⁴Cm
- américium ²⁴¹Am
- thorium ²³⁴Th
- radium ²⁴²Cm
- césium ¹³⁴Cs, ¹³⁵Cs et ¹³⁷Cs
- iode ¹²⁹I, ¹³¹I et ¹³³I
- antimoine ¹²⁵Sb
- ruthénium ¹⁰⁶Ru
- strontium ⁹⁰Sr
- krypton ⁸⁵Kr et ⁸⁹Kr
- sélénium ⁷⁵Se
- cobalt ⁶⁰Co
- chlore ³⁶Cl
- carbone ¹⁴C
- tritium ³H

Voir aussi

Articles connexes

- Tableau périodique des éléments
- Demi-vie
- Radioprotection

Liens externes

- [http://www.irsn.org IRSN - Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire]
- [http://www.sfrp.asso.fr SFRP - Société Française de Radioprotection]
- [http://radioactivite.com Radioactivite.com] Un site expliquant ce qu'est la radioactivité fait par des ingénieurs du CNRS
- [http://www.criirad.com CRIIRAD - Commission de Recherche et d'Information Indépendantes sur la Radioactivité] Catégorie:Énergie nucléaire Catégorie:Physique Catégorie:Radioactivité ja:放射能

Europium

L'europium est un élément chimique, de symbole Eu et de numéro atomique 63.

Caractéristiques notables

L'europium est le plus réactif des éléments des terres rares. Il s'oxyde rapidement à l'air et ressemble au calcium lorsqu'il réagit avec l'eau. Comme les autres terres rares (à l'exception du lanthane), l'europium brûle dans l'air à environ 150 à 180 °C. Il est aussi dur que le plomb et assez ductile.

Applications

Les applications commerciales de l'europium sont limitées.
- Il est utilisé pour doper certains plastiques afin de faire des lasers.
- Grâce à sa bonne capacité à absorber les neutrons, on a aussi étudié son utilisation dans les réacteurs nucléaires. Majoritairement les barres de contrôle des réacteurs nucléaires des sous-marins russes utilisent l'europium.
- L'oxyde d'europium (Eu₂O₃), est utilisé pour « doper » les phosphores de tubes cathodiques notamment le vanadate d'yttrium (YVO₄) pour le rouge et le thiogallate de strontium SrGa₂S₄ pour le vert. De même dans les tubes fluorescents ou à vapeur de mercure.

Histoire

L'europium fut découvert par Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran en 1890, qui obtint une fraction concentrée de Samarium-Gadolinium possédant des lignes spectrales n'appartenant ni au samarium ni au gadolinum. Toutefois, le crédit de la découverte est généralement attribué au chimiste français Eugène-Antole Demarçay, qui suspecta en 1896 que des échantillons de samarium récemment découverts étaient contaminés par un élement inconnu. Il fut capable d'isoler l'europium en 1901. Catégorie:Élément chimique Catégorie:Terre rare ja:ユウロピウム th:ยูโรเพียม

Tube cathodique

Le tube cathodique (CRT ou Cathode ray tube en Anglais), fut inventé par Karl Ferdinand Braun, ce composant est un dispositif d'affichage utilisé dans la plus part des écrans d'ordinateurs, télévisions et oscilloscopes. Le tube cathodique fut développé par les travaux de Philo Farnsworth et fut utilisé dans les télévisions jusqu'aux début des années 2000 remplacé progressivement par les écrans plasmas, les écrans LCD.

Origines

La première version du tube cathodique fut une diode à cathode froide, en fait une modification du tube de Crookes avec une couche de phosphore sur la face, ce tube est parfois appelé tube Braun. La première version utilisant une cathode chaude fut développée par J. B. Johnson et H. W. Weinhart de la société Western Electric. Ce produit fut commercialisé en 1922.

Fonctionnement

Les rayons cathodiques sont des flux d'électrons à haute vitesse provenant de la cathode du tube, cette vitesse importante est due à la haute tension de l'anode. Dans un tube cathodique, les électrons sont focalisés, soit magnétiquement par une bobine ou bien électrostatiquement par une grille de manière à obtenir un mince rayon, la densité du rayon peut éventuellement être contrôlé par une grille comme c'est le cas dans les tubes TV. Ce rayon est en suite dévié soit magnétiquement par des bobines(comme dans un tube TV) ou bien électrostatiquement par des électrodes de déflections (dans la plus part des oscilloscopes). Ce rayon arrive ensuite sur l'anode recouverte d'une matière phosphorescente, souvent à base de terres rares. Quand les électrons frappent cette surface, de la lumière est émise.

L'affichage à balayage

lumière Dans le cas des télévisions et des écrans d'ordinateurs modernes, toute la face du tube est scannée selon un parcours bien défini, et l'image est créée en faisant varier l'intensité du flux d'électron (le faisceau) au long de son parcours. Le flux dans toutes les TV modernes est dévié par un champ magnétique appliqué sur le col du tube par un « joug magnétique » (magnetic yoke en anglais), qui est composé de bobines (souvent deux) enroulées sur de la ferrite et contrôlées par un circuit électronique. Cela est un balayage par déflection magnétique.

L'affichage vectoriel

écrans d'ordinateurs Dans le cas d'un oscilloscope, l'intensité du faisceau est maintenue constant, et l'image est dessinée par le chemin que parcourt le faisceau. Normalement, la déflection horizontale est proportionnelle au temps, et la déflection verticale est proportionnelle au signal. Les tubes pour ce genre d'utilisation sont long et étroit, de plus la déflection est assurée par l'application d'un champ électrostatique dans le tube à l'aide de plaques (de déflection) situées au niveau du col du tube. Ce type de déflection est plus rapide qu'une déflection magnétique, car dans le cas d'une déflection magnétique, l'inductance de la bobine empêche les variations rapides du champ magnétique (car elle empêche la variation rapide du courant qui crée le champ magnétique).

Affichage vectoriel des ordinateurs

Les premiers écrans graphiques pour ordinateurs utilisaient des tubes à commande vectorielle semblables ceux des oscilloscopes. Ici le faisceau traçait des lignes entre des points arbitraires, en répétant cela le plus vite possible. Les moniteurs vectoriels furent utilisés pour la plus part des écrans d'ordinateur de la fin des années 1970 jusqu'au milieu des années 1980. L'affichage vectoriel pour ordinateur ne souffre pas d'aliasing et de pixelisation, mais est limité, car il peut seulement afficher les contours des formes, et une faible quantité de texte, de préférence gros (car la vitesse d'affichage est inversement proportionnelle au nombre de vecteurs à dessiner, « remplir » une zone en utilisant plein de vecteurs est impossible tout comme l'écriture d'une grande quantité de texte). Certains écrans vectoriels sont capables d'afficher plusieurs couleurs, souvent en utilisant deux ou trois couches de phosphore. Dans ces écrans, en contrôlant la force du faisceau d'électrons, on contrôle la couche atteinte et donc la couleur affichée qui le plus souvent était soit le vert, l'orange ou le rouge. D'autres écrans graphiques utilisaient des tubes de stockage (storage tube). Ces tubes cathodiques stockaient les images et ne nécessitaient pas de rafraîchissement périodique.

Écrans couleurs

Principe

Les écrans couleurs utilisent trois matières regroupées en un point, la face du tube est donc recouverte de points minuscules. Chacune de ces matières produit une couleur si elle est soumit à un flux d'électrons, les couleurs sont les suivantes : le rouge, le vert et le bleu. Il y a trois canons à électrons, un par couleur, et chaque canon ne peut allumer que les points d'une couleur, un masque est disposé dans le tube avant la face pour éviter qu'un canon ne déborde sur l'autre.

Protections

Le verre utilisé pour la face du tube, permet le passage de la lumière produite par le phosphore vers l'extérieur, mais dans tous les modèles modernes il bloque les rayons X générés par l'impact du flux d'électrons à haute énergie. C'est pour cette raison que le verre de la face est chargé en plomb (c'est donc du verre cristal). C'est grâce à cela et aux autres blindages internes, que les tubes peuvent satisfaire les normes de sécurité de plus en plus sévères en matière de rayonnement.

Rendu des couleurs

Les tubes cathodiques ont une caractéristique intensité du flux d'électrons, intensité lumineuse qui n'est pas linéaire, on appelle cela le gamma. Pour les premières télévisions, le gamma de l'écran fut un avantage, car en compressant le signal (un peu à la manière d'une pédale de compression pour guitare) le contraste est augmenté (note: on ne parle pas de compression numérique, mais de compression d'un signal, qui peut être définie par une réduction de ce qui a un niveau faible et une augmentation de ce qui est plus élevé). Les tubes modernes ont toujours un gamma (plus faible), mais ce gamma peut être corrigé, de manière à obtenir une réponse linéaire, permettant de voir l'image sous ses vrais couleurs, ce qui est très important dans l'imprimerie entre autres.

Électricité statique

Certains écrans ou télévisions utilisant des tubes cathodiques peuvent accumuler de l'électricité statique, inoffensive, sur la face du tube ce qui peut entraîner l'accumulation de poussières réduisant la qualité de l'image, un nettoyage est donc nécessaire (avec un chiffon sec ou un produit adapté car certains produits peuvent abîmer la couche antireflet si elle existe).

Autres technologies

Les tubes cathodiques ont des chances de devenir obsolètes car peu à peu les écrans à plasma et les écrans à cristaux liquides remplacent les écrans à tube cathodiques. Ces nouveaux types d'écrans ont pour avantages un encombrement réduit et une consommation plus faible. De plus leur prix devient de plus en plus proche de celui des écrans à tubes. Leur rendu des couleurs est maintenant identique aux tubes. Le temps de latence de plus en plus faible permet (pour certains modèles en dessous de 12ms), d'utiliser des jeux d'action tels que Doom 3, sans avoir à subir des traînées d'affichage lors de mouvements rapides. Ces traînées étaient jusqu'a présent un frein important pour une utilisation dans les écrans d'ordinateurs grand public.

Applications

- La plupart des téléviseurs et écrans d'ordinateur
- Les oscilloscopes
- Les radars Catégorie:Tube électronique ja:ブラウン管 ko:음극선관

Grenat

ja:柘榴石 sk:Granát Grenat désigne une famille de minéraux du groupe des nésosilicates cristallisant dans le système cristallin cubique. Les grenats de qualité gemme sont des pierres fines. Employé seul, le terme grenat est synonyme de pyrope-almandin. Une roche formée presque exclusivement de grenat est appellée une grenatite.

Propriétés

Les grenats sont formés de trois groupements silicate associés à des cations métalliques : :

X_3^Y_2^[SiO_4]^_3

, où X et Y sont des ions chargés respectivement avec 2 et 3 charges positives. Selon la présence ou l'absence de calcium, deux groupes de grenats sont distingués :
- les grenats calciques ou ugrandites (Uvarovite GRossulaire ANDradite);
- les grenats alumineux, ou pyralspites (PYRope ALmandin SPessartite). La dureté des grenats (7-7,5) les fait parfois utiliser dans l'industrie comme abrasifs (en particulier les pyropes plus denses car formés sous de forets pressions) mais on leur préfère toutefois le corindon plus dur (9). Les grenats sont également étudiés par les géologues en tant que géothermobaromètre. Ils permettent de déterminer la température et/ou la pression de formation d'une roche. Les géologues exploitent cette propriété pour déterminer si une roche a subi les conditions favorables de pression et de température pour renfermer des diamants ou du pétrole.

Grenats les plus remarquables

Les minéraux de la famille des grenats sont de couleurs très variées :
- pyrope : rouge feu tirant sur le brun (origine : Bohême, Afrique du Sud, Australie,Madagascar)
- rhodolite (variété limineuse de pyrope) : rouge rosé à tendance violette (USA, Madagascar, Ceylan, Brésil, Zambie, Tanzanie) Tanzanie
- almandin : rouge brique pouvant tirer sur le violet, souvent chevé pour l'éclaicir, possibilité d'astérisme (Ceylan, Inde, Afghanistan, Brésil, Bohème).
- spessartite : orange à brun-rouge (dénommé « Fanta color » sur les sites de production)(Ceylan, Brésil, USA, Madagascar).
- hessonite (grossulaire) : orange foncé (Ceylan)
- tsavorite (grossulaire) : vert intense (Tanzanie)
- démantoïde (andradite) : vert prairie à émeraude ; le plus précieux des grenats (Oural et Piémont). catégorie:nésosilicate catégorie:pierre fine catégorie:silicate (minéral)

Aluminium

ko:알루미늄 ja:アルミニウム simple:Aluminium th:อะลูมิเนียม Catégorie:Métal Catégorie:Élément chimique L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C'est un élément important sur la planète Terre avec 1,5% de la masse totale en élément Al. C'est un métal argenté et malléable. Il est remarquable pour sa résistance à l'oxydation, et sa faible densité. N.B. En réalité, il est très oxydable. À l'air, il se forme une couche de quelques micromètres d'oxyde d'aluminum (Al₂O₃) imperméable qui protège le reste du métal et qui se reforme très rapidement. On parle alors d'une protection cinétique (contrairement à la protection thermodynamique car il est très oxydable). Il est principalement extrait d'un minerai appelé bauxite où il est présent sous forme d'oxyde hydraté dont on extrait l'alumine (Al₂O₃). Il pourrait également être extrait d'autres minéraux : néphéline, leucite, silimanite, andalousite, muscovite. L'aluminium est employé dans beaucoup d'industries pour faire de nombreux produits différents et il est très important pour l'économie mondiale. La Chine est un important pays producteur loin derrière l'Amérique du Nord (États-Unis et Canada). Les composants structuraux faits à partir d'aluminium sont essentiels à l'industrie aérospatiale et très importants dans d'autres secteurs du transport et de la construction où sa faible densité, sa longévité et sa résistance sont nécessaires.

Histoire

aérospatiale trônant sur le Shaftesbury Memorial situé à Piccadilly Circus, à Londres]] En 1808, Humphry Davy, après avoir découvert que le sodium et le potassium entraient dans la composition de l'alun, suppose qu'il s'y trouve aussi un autre métal, qu'il baptise « aluminium » (en latin, « alun » se dit « alumen »). Pierre Berthier découvre dans une mine près des Baux-de-Provence en 1821 un minerai contenant plus de 50 % d'oxyde d'aluminium. Ce minerai sera appelé bauxite. On attribue généralement la découverte et l'isolement de l'aluminium à Friedrich Wöhler en 1827. Toutefois, deux ans plus tôt, le chimiste et physicien danois Hans Christian Ørsted avait réussi à produire une forme impure du métal. Wöhler fut le premier à mettre en évidence les propriétés chimiques et physiques de l'aluminium, dont la plus notable est la légèreté. Le chimiste français Henri Sainte-Claire Deville améliore en 1846 la méthode de Wöhler en réduisant le minerai par le sodium. Il publie ses recherches dans un livre en 1859. Cette méthode est utilisée à travers toute l'Europe pour la fabrication de l'aluminium, mais elle reste extrêmement coûteuse. Le métal est d'ailleurs utilisé pour fabriquer des bijoux, dont la valeur sera évidemment réduite à néant quelques décennies plus tard. 1855 : Le nouveau métal est exposé à l'exposition universelle de Paris. En 1886, de manière indépendante, Paul Héroult et Charles Martin Hall découvrent une nouvelle méthode de production de l'aluminium en remarquant qu'il est possible de dissoudre l'alumine et de décomposer le mélange par électrolyse (procédé Héroult-Hall) pour donner le métal brut en fusion. Pour cette découverte, Hall obtient un brevet (400655) la même année. Ce procédé permet d'obtenir de l'aluminium de manière relativement économique. La méthode mise au point par Héroult et Hall est toujours utilisée aujourd'hui. 1887 : Karl Josef Bayer décrit une méthode connue sous le nom de procédé Bayer pour obtenir de l'alumine à partir de la bauxite. Cette découverte permet de faire entrer l'aluminium dans l'ère de la production de masse. 1888 : les premières sociétés de production d'aluminium sont fondées en Suisse, France et aux États-Unis.

Propriétés

Propriétés physiques

L'aluminium est un métal mou, léger, mais résistant avec un aspect argent-gris mat, dû à une couche mince d'oxydation qui se forme rapidement quand on l'expose à l'air et qui empêche la corrosion de progresser. À la différence de la plupart des métaux, il est utilisable même s'il est oxydé en surface. On peut même dire que sans cette couche d'oxyde, il serait impropre à la plupart de ses applications. L'aluminium a une densité environ trois fois plus faible que celle de l'acier ou du cuivre ; il est malléable, ductile et facilement usiné et moulé. Il possède une excellente résistance à la corrosion et une grande longévité. Il est également non magnétique et ne provoque pas d'étincelles. C'est le deuxième métal le plus malléable et le sixième le plus ductile.

Propriétés chimiques

En solution, l'aluminium se trouve le plus généralement sous la forme d'ions Al³⁺.

Toxicologie

Certaines personnes sont allergiques à l'aluminium. L'aluminium peut avoir des effets néfastes pour le système nerveux. Des personnes exposées à des taux élévés d'aluminium (comme celles qui reçoivent des traitement de dialyse) peuvent développer une encéphalopathie (forme de démence). Cependant, [http://www.alzheimer.ca/french/disease/causes-alumi.htm malgré des soupçons], aucun lien de causalité n'a pu être trouvé entre l'aluminium et la maladie d'Alzheimer. L'ingestion de grandes quantités d'aluminium peut aussi être la cause d'atteintes du tissu osseux. On peut trouver de l'aluminium dans les aliments, l'eau et les médicaments. Les ustensiles de cuisine et le papier en aluminium peuvent également en libérer (en quantité généralement négligeable) dans les aliments. En revanche, son utilisation comme conduite d'eau est prohibée. Sur les [http://www.ktf-split.hr/periodni/fr/al.html vaccins aluminiques], l'OMS ne soupçonne aucun danger.

Utilisation

En quantité et en valeur, l'aluminium est le métal le plus utilisé après le fer. L'aluminium pur est mou et fragile, mais avec des petites quantités de cuivre, magnésium, manganèse, silicium et d'autres éléments, il peut former des alliages aux propriétés variées. Parmi les secteurs utilisant l'aluminium, on peut citer :
- Les transports (automobiles, avions, camions, trains, bateaux etc.)
- L'emballage (boîtes de conserve, papier aluminium, canettes, barquettes, aérosols etc.) et notamment les emballages alimentaires.
- La construction (fenêtres, portes etc.)
- Les biens de consommation (appareils, ustensiles de cuisine etc.)
- Les fils électriques (La conductivité de l'aluminium ne représente que 60% de celle du cuivre, mais l'aluminium est plus léger et moins cher)
- De l'aluminium très pur (99,980 à 99,999%) est employé en électronique et pour les CD En géomorphologie et paléosismologie, l'isotope 26Al, créé par les rayons cosmiques, est utilisé pour la datation par isotopes cosmogéniques de surfaces ou la détermination de taux d'érosion.

Gisements

L'aluminium est un élément abondant dans la croûte terrestre mais il se trouve rarement sous sa forme pure[http://webmineral.com/specimens/AluminumSmall.jpg]. Le principal minerai d'aluminium est la bauxite. L'aluminium est très difficile à extraire des roches qui le contiennent et a donc été longtemps très rare et précieux.

Production

bauxite L'aluminium est extrait par électrolyse de la bauxite, dont le principal constituant est l'alumine (Al₂O₃). La bauxite est traitée par une solution de soude. On obtient un précipité de Al(OH)₃ qui donne de l'alumine par chauffage. L'alumine est introduite dans des cuves d'électrolyse avec des additifs comme comme la cryolithe (Na₂AlF₃) et le fluorure d'aluminium (AlF₃) afin d'abaisser le point de fusion de 2 040°C à 960 °C. article détaillé : Réduction électrolytique de l'aluminium La production d'une tonne d'aluminium nécessite de 4 à 5 tonnes de bauxite. Elle nécessite entre 13 000 et 17 000 kilowattheure (entre 47 et 61 GJ). Lors de l'électrolyse sont émis des gaz polluants tels que du dioxyde de carbone (CO₂), du monoxyde de carbone (CO), des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), du dioxyde de soufre (SO₂) et des fluorures gazeux.

Statistiques de production

Source : International Aluminium Institute (http://www.world-aluminium.org/iai/stats/index.asp) Voir aussi: Péchiney, Alcan, Alcoa et autres groupes industriels.

Recyclage

Pour recycler l'aluminium, on le fait simplement fondre. En plus des bénéfices environnementaux, le recyclage de l'aluminium est beaucoup moins coûteux que l'extraction à partir du minerai de bauxite. Il nécessite 95 % d'énergie en moins et une tonne d'aluminium recyclé permet d'économiser quatre tonnes de bauxite. En sautant l'étape de l'électrolyse, qui réclame beaucoup d'énergie, on évite les rejets polluants qui lui sont associés. L'aluminium est quasi recyclable à l'infini sans perdre ses qualités, à condition de ne pas fondre dans un même bain des alliages de composition différente. Le recyclage de l'aluminium est pratiqué depuis les années 1900 et il existe des filières de récupération de l'aluminium industriel. En France, l'aluminium ménager est récupéré avec les emballages dans le cadre du tri sélectif. Dans les centres de tri, l'aluminium est trié manuellement ou plus couramment grâce aux courants de Foucault. Il est ensuite cassé et broyé avant d'être fondu pour redonner du métal utilisable appelé aluminium de seconde fusion. Après la seconde guerre mondiale la pénurie d'énergie et de métal a conduit à refondre dans de très mauvaises conditions toutes sortes d'alliages d'aluminium pour en faire des ustensiles ménagers et d'autres objets n'exigeant pas de caractéristiques mécaniques très élevées. La composition du métal ainsi obtenu était plus qu'aléatoire et les fondeurs le qualifiaient à juste titre de « cochonium ». Cette mauvaise qualité se constatait facilement sur les casseroles et autres marmites qui ne tardaient pas à se piquer, voire à se percer, sous l'effet de l'acidité des aliments. Les conséquences à long terme d'une alimentation polluée par l'aluminium ont été évoquées plus haut.

Voir aussi

Métallurgie extractive de l'aluminium
- alumine
- bauxite
- extraction de l'alumine
- réduction électrolytique de l'aluminium Alliage d'aluminium
- alliages d'aluminium pour corroyage

Lien externe

- [http://www.intexalu.com/aluminium/ Encyclopédie de l'aluminium]

Magnésium

Le magnésium est un élément chimique, de symbole Mg et de numéro atomique 12. Le magnésium est un métal alcalino-terreux ; c'est le huitième élément le plus abondant de la croûte terrestre, le troisième métal derrière l'aluminium et le fer ; c'est aussi le troisième composant des sels dissous dans l'eau de mer.

Histoire

Le nom magnésium provient du nom grec d'un district de Thessalie appelé Magnesia. Cette ville était extrêmement riche en magnésium et ce sous différentes formes. Il était utilisé comme sel et sous d'autres formes. En Angleterre, Joseph Black reconnut le magnésium comme un élément en 1755, et Humphrey Davy isola la forme métallique pure par électrolyse en 1808 à partir d'un mélange de magnésie et d'oxyde de mercure HgO.

Caractéristiques

Le magnésium est un métal très résistant, d'aspect blanc-argenté, très léger (un tiers plus léger que l'aluminium) et qui se ternit légèrement une fois exposé à l'air. En solution, il forme des ions Mg⁺⁺. Il s'enflamme difficilement sous forme de bloc, mais très facilement s'il est réduit en petits copeaux. En poudre, ce métal s'échauffe par oxydation et s'enflamme lorsqu'il est exposé à l'air ; il brûle avec une flamme blanche très lumineuse, d'où son utilisation pour les flashes aux débuts de la photographie.

Utilisation

Industrie

Le magnésium est principalement utilisé dans les alliages aluminium-magnésium. On l'utilise aussi pour faciliter l'élimination du soufre dans la métallurgie du fer et d'acier. La légèreté du magnésium le destine à des usages particuliers comme la réalisation de petites mallettes résistantes, de boitiers d'ordinateurs portables ou d'appareils photo haut de gamme. Le magnésium est largement utilisé dans les alliages d'aluminium destinés à la déformation plastique, servant à la fabrication de profilés, ou des canettes de boissons, qui en consomme des quantités importantes. Des alliages de magnésium servent aussi pour réaliser les carcasses d'automobiles et de machines. Des composés du magnésium, principalement la magnésie MgO, sont employés comme matériau réfractaire pour le garnissage de fours (verre, ciment), dans la métallurgie du fer, de l'acier ou d'autres métaux non-ferreux. La magnésie et d'autres composés sont employés dans les industries agricoles, chimiques et du bâtiment.

Médecine

Le magnésium constitue l'un des éléments de bases de la chlorophylle, où il joue un rôle analogue à celui du fer dans l'hémoglobine du sang. Il joue également un rôle très important dans l'alimentation. Le magnésium est très utilisé en médecine et en pharmacie. On l'utilise souvent pour lutter contre les caries, la croyance en la meilleure efficacité du calcium n'étant pas fondée ; ainsi que contre les rhumatismes. Le magnésium est également un moyen efficace pour lutter contre les athéromes, les plaques graisseuses qui s'accumulent dans nos vaisseaux sanguins.

Gisements

On trouve du magnésium partout sur la planète, sous différentes formes (magnésite, dolomite, carnallite). On peut extraire le magnésium de la dolomite par exemple (comme dans les Pyrénées, où se trouvait une usine de magnésium). On peut également extraire le magnésium de l'eau de mer (teneur : 1.3 kg/m3), voire même dans certains lacs qui peuvent en contenir jusqu'à 35 kg/m3. Les principaux producteurs de magnésium sont la Russie, la Chine et la Corée du Nord (chacun responsable d'environ 20% de la production mondiale).

Voir aussi

- tableau d'aliments riches en magnésium Catégorie:Élément chimique Catégorie:Métal ja:マグネシウム ko:마그네슘 th:แมกนีเซียม

Alumine

L'alumine, ou oxyde d'aluminium [Al₂O₃], existe à l'état naturel dans la bauxite, sous forme d'alumine hydratée mélangée avec de l'oxyde de fer. L'alumine a été isolée en 1754 par le chimiste allemand Marggraf à partir de l'alun. C'est Louis Guyton de Morveau (1736-1816), collaborateur de Lavoisier qui baptisa alumine l'un des sulfates contenu dans l'alun. L'extraction de l'alumine de la bauxite est réalisée suivant un procédé chimique appelé procédé Bayer inventé par l'Autrichien Karl Josef Bayer. L'alumine est exploitée industriellement pour obtenir de l'aluminium par le procédé électrolytique Héroult-Hall. Il est aussi utilisé comme matériau réfractaire (résistant aux très fortes températures) et comme céramique. Il peut être également utilisé sous forme de corindon pour fabriquer des abrasifs. Plusieurs pierres précieuses sont à base d'alumine anhydre, colorée ou non par des oxydes métalliques : rubis, topaze, saphir.

Propriétés de l'alumine

Formes allotropique de l'alumine

Statistiques de production

allotropique

Source

International Aluminium Institute (http://www.world-aluminium.org/iai/stats/index.asp)
Les valeurs incluent l'alumine destinée à la production d'aluminium (la proportion la plus importante) ainsi que l'alumine destinée à d'autres utilisation. catégorie:matériau céramique catégorie:oxyde (minéral) ja:酸化アルミニウム th:อะลูมิเนียม ออกไซด์

Aimant

ja:磁石 Un aimant est un objet fabriqué dans un matériau magnétique dur, c’est-à-dire dont le champ rémanent et l'excitation coercitive sont grands (voir ci dessous). Cela lui donne des propriétés particulières comme d'exercer une force d'attraction sur tout matériau ferromagnétique.

Applications des aimants

- Tout barreau aimanté s'oriente naturellement dans la direction nord-sud suivant les lignes du champ magnétique terrestre, pour peu qu'on lui laisse un axe de rotation libre de toutes contraintes. Cette propriété est utilisée dans la fabrication des boussoles.
- Les aimants sont très utilisés pour la réalisation de machines à courant continu ou de machines synchrones.
- L'existence de champ magnétique en l'absence de courant est mise à profit pour la réalisation de capteurs, par exemple des capteurs de proximité.

Caractéristiques des aimants

Les aimants contiennent presque systématiquement des atomes d'au moins un des éléments chimiques suivants : fer, cobalt ou nickel ou de la famille des Lanthanides (terres rares). Les aimants naturels sont des oxydes mixtes de Fer II et de Fer III de la famille des ferrites (oxyde mixtes d'un métal divalent et de Fer III).
- Le champ rémanent est le champ magnétique existant dans le matériau en l'absence de courant.
- L'excitation coercitive de démagnétisation est l'excitation (champs magnétique créé par des courants circulant autour du matériau) qu'il faut produire pour démagnétiser ce matériau.
- La température de Curie : température pour laquelle le matériau perd (irréversiblement) son aimantation. ! Matériaux !! Br en Tesla !! Hc en kA/m !! T° de Curie en °C !! Remarques diverses |- | ferrites || 0,2 à 0,4 || 200 || 300 || les moins chers |- | Alnico || 1,2 || 50 || 750 à 850 || se démagnétisent trop facilement |- | Samarium Cobalt || 0,5 || 800 || 700 à 800 || prix élevé à cause du Cobalt |- | Néodyme fer bore || 1,3 || 1500 || 310 || prix en baisse (brevets) , sujet à l'oxydation |{

Tày

Tày là một dân tộc có nguồn gốc từ các tỉnh Quảng Tây, Quảng Đông của Trung Quốc, hiện nay có khoảng hơn hai triệu người sống tại Việt Nam và khoảng 24 triệu sống tại Trung Quốc. Do có nhiều ảnh hưởng của văn hoá Hán nên các phong tục tập quán của dân tộc tày đều giống như người Hoa, người Ngái, người Sán Dìu... Đây là một dân tộc có truyền thống nho gia lâu đời, từ khi thành lập nhà nước Âu Lạc của người Tày vua Thục Phán đã tiến hành cuộc nam chinh, nhưng sau này đã bị thất bại bởi những thế lực thù địch trong và ngoài nước. Thể loại:Dân tộc

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Se även

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