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Métal pauvre

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 123456789101112131415161718
1H He
2LiBe BCNOFNe
3NaMg AlSiPSClAr
4KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr
5RbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXe
6CsBa*HfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn
7FrRa**RfDbSgBhHsMtDsRgCnNhFlMcLvTsOg
8UueUbn⁂ 
 ↓ 
 *LaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLu
 
 **AcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLr
 
 ⁂UbuUbbUbtUbqUbpUbhUbsUboUbeUtnUtuUtbUttUtqUtp
UthUtsUtoUteUqnUquUqb 
 
 LiMétaux alcalinsAlMétaux pauvres
 BeMétaux alcalino-terreuxBMétalloïdes
 LaLanthanidesNon-métaux :
 AcActinidesH« CHNOPS » etsélénium
 ScMétaux de transitionFHalogènes
 MtNature chimique inconnueHeGaz nobles
 UueÉléments hypothétiques (dont lessuperactinides)

Enchimie, unmétal pauvre, parfois appelémétal de post-transition oumétal post-transitionnel, est unélément chimiquemétallique situé, dans letableau périodique, entre lesmétaux de transition à leur gauche et lesmétalloïdes à leur droite. Le termemétal pauvre est assez peu employé, et en concurrence avec diverses autres appellations, également peu employées, recouvrant des notions apparentées, par exemplemétal dubloc p ; il rend compte du fait que les propriétés métalliques de ces éléments sont les moins marquées de l'ensemble des métaux. Il est employé ici à défaut d'une terminologie validée par l'IUPAC pour désigner collectivement les éléments de cette nature.

Il s'agit de métaux mous ou fragiles et à la résistance mécanique médiocre, avec unpoint de fusion inférieur à celui des métaux de transition. Leurstructure cristalline présente un caractèrecovalent plus marqué et des structures plus complexes que les autres éléments métalliques, avec un nombre plus réduit de liaisons par atome. Leur chimie est marquée, à des degrés divers, par une tendance à former des liaisons covalentes, un caractèreamphotèreacide/basique, et la formation d'espècesanioniques telles que lesaluminates, lesstannates et lesbismuthates (en), respectivement par l'aluminium, l'étain et le bismuth. Ils peuvent également former desphases de Zintl (en) avec unmétal vrai (métal alcalin oumétal alcalino-terreux), comme lescomposés intermétalliques NaTl et Na2Tl.

Éléments appartenant à cette famille d'éléments chimiques

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Parmi les métaux pauvres, on range généralement legallium31Ga, l'indium49In, l'étain50Sn, lethallium81Tl, leplomb82Pb et lebismuth83Bi. L'aluminium13Al peut être vu comme unmétalloïde, sinon il est rangé parmi les métaux pauvres. La chimie dupolonium84Po est globalement semblable à celle dutellure, qui est un métalloïde, mais ses propriétés physiques — hormis saradioactivité — peuvent l'apparenter davantage aux métaux pauvres. Sur le flanc gauche, la définition IUPAC des éléments de transition[1] conduit à inclure tout ou partie deséléments du12e groupe —zinc30Zn,cadmium48Cd,mercure80Hg etcopernicium112Cn — parmi les métaux pauvres. Les manuels et de très nombreux ouvrages incluent cependant ces éléments dans les métaux de transition, ce qui permet d'assimiler ces derniers aux éléments dubloc d,lanthanides etactinides étant traités à part. D'un point de vue conceptuel, si le zinc et le cadmium sont exclus sans ambiguïté des métaux de transition par la définition de l'IUPAC, les cas du mercure et du copernicium peuvent être discutés :

  • Un composé du mercure — lefluorure de mercure(IV) HgF4 — dans lequel ce dernier serait à l'état d'oxydation +4 aurait été observé dans des conditions expérimentales très particulières. Dans la mesure où il met en jeu des électrons de la sous-couche 5d, il pourrait faire de cet élément un métal de transition. Il s'agit cependant d'une observation isolée et incertaine, la chimie du mercure restant par ailleurs celle d'un métal pauvre.
  • Le copernicium serait en revanche probablement un métal de transition, en raison d'effetsrelativistes stabilisant lesorbitales 7s au détriment des orbitales 6d : l'ion Cn2+ aurait ainsi une configuration[Rn] 5f14 6d8 7s2, avec par conséquent une sous-couche 6d incomplète. Ensolution aqueuse, il serait à l'état d'oxydation +2, voire +4.

Sur la7e période, leflérovium est le seul élément à avoir été caractérisé comme métal pauvre[2],[3], bien qu'il ait initialement été identifié comme ayant des propriétés degaz noble[4] ; sa nature chimique demeure par conséquent indéterminée. Il est possible que d'autres éléments dubloc p de cettepériode soient des métaux pauvres, mais leurs propriétés chimiques n'ont pas été suffisamment étudiées pour les identifier.

D'une manière générale, le positionnement d'un élément dans une famille est parfois rendu délicat en raison de l'existence d'allotropes aux propriétés différentes. C'est par exemple le cas de l'étain : il existe d'une part sous unephase α grise destructure cubique de typediamant, stable aux basses températures, aux propriétésmétalloïdes proches d'unnon-métal, et, d'autre part, unephase β blanche destructure tétragonale, dont les propriétés sont celles d'un métal pauvre ; cette phase étant stable à température ambiante, l'étain est généralement considéré comme un métal pauvre.

Propriétés

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Le tableau ci-dessous résume quelques propriétés physiques des métaux pauvres ; les données relatives auflérovium figurent à titre indicatif et proviennent toutes de calculs sur la base des modèles numériques existants[5],[6] :

ÉlémentMasse
atomique		Température
de fusion		Température
d'ébullition		Masse
volumique		Rayon
atomique		Configuration
électronique[7]		Énergie
d'ionisation		Électronégativité
(Pauling)
Aluminium26,981 538 5 u660,32 °C2 519 °C2,70 g·cm-3143 pm[Ne] 3s2 3p1577,5 kJ·mol-11,61
Zinc65,38(2) u419,53 °C907 °C7,14 g·cm-3134 pm[Ar] 4s2 3d10906,4 kJ·mol-11,65
Gallium69,723(1) u29,771 °C2 204 °C5,91 g·cm-3135 pm[Ar] 4s2 3d10 4p1578,8 kJ·mol-11,81
Cadmium112,414(4) u321,07 °C767 °C8,65 g·cm-3151 pm[Kr] 5s2 4d10867,8 kJ·mol-11,69
Indium114,818(1) u156,60 °C2 072 °C7,31 g·cm-3167 pm[Kr] 5s2 4d10 5p1558,3 kJ·mol-11,78
Étain118,710(7) u231,93 °C2 602 °C7,27 g·cm-3140 pm[Kr] 5s2 4d10 5p2708,6 kJ·mol-11,96
Mercure200,592(3) u−38,83 °C357 °C13,53 g·cm-3151 pm[Xe] 6s2 4f14 5d101 007,1 kJ·mol-12,00
Thallium204,383 5 u304 °C1 473 °C11,85 g·cm-3170 pm[Xe] 6s2 4f14 5d10 6p1589,4 kJ·mol-11,62
Plomb207,2(1) u327,46 °C1 749 °C11,34 g·cm-3175 pm[Xe] 6s2 4f14 5d10 6p2715,6 kJ·mol-11,87
Bismuth208,980 40 u271,40 °C1 564 °C9,78 g·cm-3156 pm[Xe] 6s2 4f14 5d10 6p3703 kJ·mol-12,02
Polonium[209]254 °C962 °C9,40 g·cm-3168 pm[Xe] 6s2 4f14 5d10 6p4812,1 kJ·mol-12,0
Flérovium[289]67 °C147 °C14 g·cm-3180 pm[Rn] 7s2 5f14 6d10 7p2823,9 kJ·mol-1—

Notes et références

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  1. ↑(en) « transition element »,IUPAC,Compendium of Chemical Terminology [« Gold Book »], Oxford, Blackwell Scientific Publications, 1997, version corrigée en ligne :  (2019-),2e éd.(ISBN 0-9678550-9-8) :

    « Transition element: an element whose atom has an incomplete d sub-shell, or which can give rise to cations with an incomplete d sub-shell. »

  2. ↑(en)Robert Eichler, N. V. Aksenov, Yu. V. Albin, A. V. Belozerov, G. A. Bozhikov, V. I. Chepigin, S. N. Dmitriev, R. Dressler, H. W. Gäggeler, V. A. Gorshkov, G.S. Hendersonet al., « Indication for a volatile element 114 »,Radiochimica Acta,vol. 98,no 3,‎,p. 133-139(DOI 10.1524/ract.2010.1705,lire en ligne)
  3. ↑(en)J. V. Kratz, « The impact of the properties of the heaviest elements on the chemical and physical sciences »,Radiochimica Acta,vol. 100,nos 8-9,‎,p. 569-578(DOI 10.1524/ract.2012.1963,lire en ligne)
  4. ↑(en)Heinz W. Gäggeler et Andreas Türler,Gas-Phase Chemistry of Superheavy Elements,(ISBN 978-3-642-37465-4,DOI 10.1007/978-3-642-37466-1_8,lire en ligne), « The Chemistry of Superheavy Elements »,p. 415-483
  5. ↑(en)Darleane C. Hoffman, Diana M. Lee et Valeria Pershina, « Transactinide Elements and Future Elements »,The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements,‎,p. 1652-1752(ISBN 978-94-007-0210-3,DOI 10.1007/978-94-007-0211-0_14,Bibcode 2011tcot.book.1652H,lire en ligne)
  6. ↑(en)Burkhard Fricke, « Superheavy elements a prediction of their chemical and physical properties »,Structure and Bonding,vol. 21,‎,p. 89-144(DOI 10.1007/BFb0116498,lire en ligne)
  7. ↑(en)CRC Handbook of Chemistry and Physics, section 1 :Basic Constants, Units, and Conversion Factors, sous-section :Electron Configuration of Neutral Atoms in the Ground State,84e édition en ligne, CRC Press, Boca Raton, Floride, 2003.


 12               3456789101112131415161718
1  H   He
2  Li Be  B C N O F Ne
3  Na Mg  Al Si P S Cl Ar
4  K Ca  Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5  Rb Sr  Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6  Cs Ba  La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7  Fr Ra  Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
8  119 120*  
 * 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 


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