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Fragments : Mineraux

Fragment(s) est une série de connaissances et de savoirs sur le monde. Cette semaine observons les minéraux utilisés dans la fabrication de nos objets numériques.👀

⛰⛏ Le ​cuivre​ est l'élément chimique de numéro atomique 29, de symbole Cu.

Naturellement présent dans la croûte terrestre, le cuivre à faible dose est essentiel au développement de toute forme de vie. Le cuivre est, avec l'or, le premier métal à avoir été utilisé par l'Homme, dès le Ve millénaire av. J.-C., parce qu'il fait partie des rares métaux qui se trouvent naturellement en tant que minéral pur, sous une forme native.

Métal de couleur rougeâtre, rouge ou rouge orangée, le cuivre possède une exceptionnelle conductivité thermique et électrique. Le métal très pur est résistant à la corrosion atmosphérique et marine, mais aussi très malléable, tenace et ductile, relativement mou.

Environ 98 % de l'élément cuivre est utilisé sous forme du corps simple métallique ou de ses alliages, profitant de ses propriétés physiques spécifiques - malléabilité et ductilité, bonne conductivité thermique et électrique et du fait qu’il est résistant à la corrosion. Le cuivre s’avère souvent trop mou pour certaines applications, aussi est-il intégré à de nombreux alliages. On compte parmi ceux-ci le laiton, alliage de cuivre et de zinc ou le bronze, alliage de cuivre et d'étain.

En 2005, le Chili était le premier producteur mondial de cuivre avec au moins un tiers de la production mondiale, suivi par les États-Unis, l’Indonésie et le Pérou. La teneur moyenne en cuivre des roches de la croûte terrestre est d’environ 68 ppm en masse, et 22 ppm en termes d’atomes.

⛰⛏ Le cobalt est l'élément chimique de numéro atomique 27, de symbole Co.

Des minéraux naturels de cobalt, sous forme de peintures, émaux ou vernis, sont utilisés depuis la plus haute Antiquité, en particulier vers 2600 av. J.-C. en Égypte ou dans les civilisations de Mésopotamie ayant donné naissance à Babylone. Ainsi l'archéologue retrouve des décors bleus sur des poteries ou vaisselles de terre cuite.

Le corps simple est un métal blanc brillant, gris acier ou blanc argent à reflet rouge, assez cassant, assez peu malléable. Il est plus dur et plus cassant que le fer. Mais le métal pur est suffisamment ductile et malléable pour pouvoir être forgé, laminé à chaud et à froid, étiré en fil.

La principale utilisation du cobalt à l'heure actuelle est dans les accumulateurs du type accumulateur lithium-ion. Cette utilisation représente environ 30 % de l'utilisation du cobalt. Panasonic, principal fabricant mondial de batteries lithium-ion et partenaire de Tesla dans la Gigafactory, cherche en 2018 à développer des batteries sans cobalt pour ne plus dépendre de ce métal relativement rare et coûteux.

Les minerais les plus exploitées ou les plus prometteurs sont en Afrique, notamment en République démocratique du Congo qui produit 65 % de la production mondiale, en Zambie et au Maroc, en Amérique du Nord, par exemple au Canada et aux États-Unis, mais aussi en Russie, en Australie et en Nouvelle-Calédonie.

⛰⛏ Le lithium est l'élément chimique de numéro atomique 3, de symbole Li.

En 1800 lors d'un voyage en Europe, José Bonifácio de Andrada e Silva découvrit un nouveau minéral sur l'île de Utö dans la commune de Haninge en Suède qu'il nomma pétalite16. C'est en analysant cette roche que le chimiste suédois Johan August Arfwedson, identifia un nouvel élément jusque-là inconnu. C'est pour souligner son origine minérale, contrairement aux deux autres alcalins connus à l'époque le potassium et le sodium qui avaient été découverts dans le règne végétal, que Berzelius suggéra de le nommer lithion (du grec λίθος (lithos) signifiant « pierre »).

Le lithium pur est un métal mou, de couleur gris argenté, qui se ternit et s'oxyde très rapidement au contact de l'air et de l'eau, prenant une teinte gris foncé virant rapidement à l'anthracite et au noir. C'est l'élément solide le plus léger. Comme les autres métaux alcalins, le lithium métallique réagit facilement avec l'air et avec l'eau. Il est pour cette raison conservé dans de l'huile minérale pour le préserver de l'air.

Le lithium est utilisé par l'industrie du verre et des céramiques, pour produire des piles et batteries rechargeables ou à haute tension, des lubrifiants spéciaux, le traitement de l'air vicié par le CO2, par la métallurgie et l'industrie du caoutchouc et des thermoplastiques, la chimie fine, la production d'alliages. Très réactif, le lithium n'existe pas à l'état natif dans le milieu naturel, mais uniquement sous la forme de composés ioniques. On l'extrait de roches de type pegmatite, ainsi que d'argiles et de saumures.

Les réserves mondiales de lithium étaient estimées par l'USGS à 13 millions de tonnes à la fin de 2010, dont 58 % en Bolivie et 27 % en Chine. En janvier 2018, cette estimation de l'USGS était passée à 16 millions de tonnes, et l'ensemble des ressources identifiées à 53,8 millions de tonnes. La production mondiale, quant à elle, s'est élevée à 43 000 tonnes en 2017, hors États-Unis (dont les données ne sont pas rendues publiques par l'USGS), assurée essentiellement par l'Australie (43 %), le Chili (33 %), l'Argentine (13 %) et la Chine (7 %).

⛰⛏ Le carbone est l'élément chimique de numéro atomique 6 et de symbole C.

Le carbone est le 4e élément le plus abondant dans l'univers et le 15e le plus abondant dans la croûte terrestre. Il est présent sur Terre à l'état de corps simple (charbon et diamants), de composés inorganiques (CO2) et de composés organiques (biomasse, pétrole et gaz naturel). De nombreuses structures basées sur le carbone ont également été synthétisées : charbon actif, noir de carbone, fibres, nanotubes, fullerènes et graphène.

Le graphite naturel était connu depuis l'antiquité, mais sa nature n'était pas comprise car on le confondait avec la molybdénite et on croyait que c'était une forme de plomb. Le nom « carbone » n'apparaît dans le dictionnaire de l'Académie française qu'à sa 6e édition. Le XIXe siècle correspondant à l'essor du carbone pour la production d'énergie.

Enfin, le carbone est présent dans la nature dans deux formes allotropiques principales : - le graphite, empilement de structures cristallines hexagonales et monoplanes (graphène), et de couleur grise. C'est la forme stable à température et pression ambiante ; - Le diamant, de structure cristalline tétraédrique (structure type « diamant ») est transparent. C'est la forme stable à haute température et haute pression, métastable à température et pression ambiante.

⛰⛏ Le nickel est l'élément chimique de numéro atomique 28, de symbole Ni. Le corps simple nickel est un métal.

Le nickel a été isolé en 1751 à partir d'arséniures de nickel, dénommé « Kupfernickel » en allemand, ou « nickeline » en français. Kupfernickel fait aussi référence à l'action des nains, génies ou gnômes maléfiques des mines qui cachaient ou rendaient invisible les minerais précieux. Ils provoquaient ainsi malicieusement des tremblements, des bruits et des failles perverses où s'infiltrait de l'eau qui envoyait les galeries ou étaient larguées des vapeurs méphitiques.

Le corps simple du nickel, métal dense blanc argenté, plus dur et plus tenace que le fer.

Longtemps confondu avec l'argent ou le cuivre, le nickel est utilisé pour la confection de monnaie, sur certains types de cordes de guitare électrique mais aussi pour fabriquer des spatules, des creusets et divers instruments pour analyse. Dans l’industrie, le nickel sert à fabriquer des aimants, des écrans magnétiques. Il sert à fabriquer des contacteurs électriques et des électrodes, des bougies de moteurs à explosion grâce à son coefficient de conductibilité thermique très faible.

Les réserves de nickel de Cuba figurent parmi les plus importantes au monde. Comme la Nouvelle-Calédonie, la grande île de la Caraïbe possède environ le quart des réserves mondiales (800 millions de tonnes de réserves confirmées et 2 milliards de réserves probables).

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