Les métaux de transition

34 éléments · groupes 3 à 12, périodes 4 à 7 · Les métaux « classiques » : durs, conducteurs, souvent colorés en composés.

Les métaux de transition occupent le cœur du tableau périodique, des groupes 3 à 12 (bloc d). Ce sont les métaux « classiques » : fer, cuivre, or, argent, platine, titane… Durs, brillants, bons conducteurs de la chaleur et de l'électricité, ils fondent pour la plupart à haute température, le mercure, liquide, étant l'exception célèbre.

Leurs électrons d (la couche électronique qu'ils remplissent) leur donnent plusieurs états d'oxydation, d'où des composés souvent colorés et un talent de catalyseurs, comme le platine et le palladium des pots catalytiques. Le vivant en dépend aussi : le fer transporte l'oxygène dans le sang, le zinc et le cuivre font tourner des centaines d'enzymes.

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Les 34 éléments de la famille

En chiffres

• Point de fusion : de -38,8 °C (Mercure) à 3 421,9 °C (Tungstène)
• Point d'ébullition : de 356,7 °C (Mercure) à 5 929,9 °C (Tungstène)
• Densité : de 2,99 g/cm³ (Scandium) à 22,59 g/cm³ (Osmium)
• Électronégativité (Pauling) : de 1,22 (Yttrium) à 2,54 (Or)
• Masse atomique : de 44,956 u (Scandium) à 270 u (Bohrium)
• Radioactifs : Technétium, Rutherfordium, Dubnium, Seaborgium, Bohrium et Hassium

Chaque élément en bref

• Scandium (Sc)

  Le métal prédit par Mendeleïev, discret mais précieux.

  Usages : Alliages aluminium-scandium pour l'aéronautique et le sport ; Piles à combustible à oxyde solide (zircone stabilisée au scandium).

• Titane (Ti)

  Le métal des Titans : léger, résistant et biocompatible.

  Usages : Pigment blanc des peintures, plastiques et papiers ; Pièces d'avions et de moteurs à réaction.

• Vanadium (V)

  Le métal de la Ford T et du sang des ascidies.

  Usages : Aciers à haute résistance (environ 85 % de l'usage) : ronds à béton, outils, pièces mécaniques ; Alliages de titane pour l'aéronautique (Ti-6Al-4V).

• Chrome (Cr)

  L'éclat du chrome, le rouge du rubis et le vert de l'émeraude.

  Usages : Acier inoxydable (au moins 10,5 % de chrome) ; Chromage décoratif et anti-usure.

• Manganèse (Mn)

  Sans lui, pas d'oxygène dans l'air ni d'acier solide.

  Usages : Sidérurgie : désoxydation et renforcement de l'acier ; Alliage d'aluminium des canettes.

• Fer (Fe)

  Le métal de la civilisation, du noyau terrestre à notre sang.

  Usages : Acier de construction : immeubles, ponts, rails ; Automobiles, navires et machines.

• Cobalt (Co)

  Le lutin des mines, devenu bleu des porcelaines et cœur des batteries.

  Usages : Cathodes des batteries lithium-ion ; Superalliages des turbines d'avion.

• Nickel (Ni)

  Le cuivre du diable, devenu le gardien de l'inox.

  Usages : Acier inoxydable (environ deux tiers de la consommation) ; Cathodes de batteries lithium-ion (NMC).

• Cuivre (Cu)

  Le premier métal travaillé par l'homme, conducteur de l'électrification.

  Usages : Câbles et fils électriques ; Moteurs, transformateurs et générateurs.

• Zinc (Zn)

  Le protecteur de l'acier et le métal des toits de Paris.

  Usages : Galvanisation de l'acier (environ la moitié de l'usage) ; Laiton (cuivre-zinc) pour robinets, serrures et instruments.

• Yttrium (Y)

  Le métal de Ytterby, au cœur des LED blanches.

  Usages : Grenat d'yttrium-aluminium (YAG) des LED blanches et des lasers ; Zircone stabilisée à l'yttrium : couronnes dentaires, sondes à oxygène.

• Zirconium (Zr)

  Le métal invisible aux neutrons qui gaine le combustible nucléaire.

  Usages : Opacifiant des émaux de carrelage et de sanitaires (premier usage du zircon) ; Gaines de combustible nucléaire en alliage Zircaloy.

• Niobium (Nb)

  Le métal brésilien qui renforce les aciers et les aimants de l'IRM.

  Usages : Aciers microalliés à haute résistance (ponts, pipelines, carrosseries) ; Aimants supraconducteurs niobium-titane des IRM et du LHC.

• Molybdène (Mo)

  Le métal des aciers inoxydables et des bactéries qui fixent l'azote.

  Usages : Aciers alliés et inoxydables (comme l'inox 316, résistant au sel) ; Catalyseurs pour retirer le soufre des carburants.

• Technétium (Tc)

  Le premier élément fabriqué par l'homme, star de l'imagerie médicale.

  Usages : Scintigraphie osseuse pour repérer fractures et métastases ; Imagerie du cœur, de la thyroïde, des poumons et des reins.

• Ruthénium (Ru)

  Le discret métal précieux qui stocke vos données.

  Usages : Couches magnétiques des disques durs ; Résistances en couche épaisse des circuits électroniques.

• Rhodium (Rh)

  Le métal le plus cher du monde, roi des pots catalytiques.

  Usages : Pots catalytiques des voitures (réduction des oxydes d'azote) ; Placage de bijoux en or blanc pour un blanc éclatant.

• Palladium (Pd)

  L'éponge à hydrogène des pots catalytiques.

  Usages : Pots catalytiques des voitures à essence (environ 80 % de la demande) ; Condensateurs céramiques multicouches de l'électronique.

• Argent (Ag)

  Le meilleur conducteur d'électricité, et le métal qui a donné son nom à l'argent.

  Usages : Contacts et soudures électriques, électronique ; Pâte conductrice des panneaux photovoltaïques.

• Cadmium (Cd)

  Le jaune des peintres, toxique pour les reins et les os.

  Usages : Panneaux solaires au tellurure de cadmium ; Batteries nickel-cadmium (usage désormais très restreint en Europe).

• Hafnium (Hf)

  Le jumeau caché du zirconium, gardien des réacteurs et des microprocesseurs.

  Usages : Barres de contrôle des réacteurs nucléaires, notamment de sous-marins ; Oxyde de hafnium, isolant des transistors des microprocesseurs depuis 2007.

• Tantale (Ta)

  Le métal des condensateurs de smartphone, au cœur du dossier des « minerais de conflit ».

  Usages : Condensateurs miniatures des téléphones, ordinateurs et voitures ; Implants chirurgicaux et prothèses.

• Tungstène (W)

  Le métal au plus haut point de fusion, plus de 3 400 °C.

  Usages : Carbure de tungstène pour outils de coupe, forets et billes de stylo ; Filaments d'ampoules à incandescence et électrodes de soudure TIG.

• Rhénium (Re)

  Le dernier élément stable découvert, rarissime et indispensable aux réacteurs d'avion.

  Usages : Superalliages monocristallins des aubes de turbine d'avion ; Catalyseurs platine-rhénium pour produire l'essence à haut indice d'octane.

• Osmium (Os)

  L'élément naturel le plus dense, dont l'odeur a donné le nom.

  Usages : Alliages extra-durs pour pointes de stylos-plumes, contacts électriques et pivots ; Tétroxyde d'osmium, colorant pour la microscopie électronique.

• Iridium (Ir)

  Le métal le plus résistant à la corrosion, témoin de la chute de l'astéroïde qui tua les dinosaures.

  Usages : Pointes d'électrodes de bougies d'allumage longue durée ; Anodes des électrolyseurs PEM produisant de l'hydrogène vert.

• Platine (Pt)

  D'abord méprisé comme « petit argent », devenu métal précieux, catalyseur et médicament.

  Usages : Pots catalytiques, avec le palladium et le rhodium ; Bijouterie et horlogerie.

• Or (Au)

  Le métal éternel, forgé dans les collisions d'étoiles à neutrons.

  Usages : Bijouterie (environ la moitié de la demande) ; Réserves des banques centrales et investissement.

• Mercure (Hg)

  Le seul métal liquide à température ambiante, fascinant et toxique.

  Usages : Lampes fluorescentes (quelques milligrammes par lampe) ; Amalgames dentaires, interdits dans l'Union européenne depuis 2025.

• Rutherfordium (Rf)

  Le premier « superlourd », au cœur de la guerre froide des éléments.

  Usages : Recherche fondamentale uniquement ; Étude de la chimie des éléments superlourds.

• Dubnium (Db)

  Un élément baptisé d'après une ville scientifique russe.

  Usages : Recherche fondamentale uniquement ; Comparaison de sa chimie avec celle du niobium et du tantale.

• Seaborgium (Sg)

  Le premier élément baptisé du nom d'un homme encore vivant.

  Usages : Recherche fondamentale uniquement ; Vérifier si les éléments superlourds respectent encore les tendances du tableau périodique.

• Bohrium (Bh)

  L'hommage à Niels Bohr, inventé dans l'accélérateur de Darmstadt.

  Usages : Recherche fondamentale uniquement.

• Hassium (Hs)

  Peut-être l'élément le plus dense de tous… si on pouvait en réunir un gramme.

  Usages : Recherche fondamentale uniquement ; Étude des noyaux « magiques » déformés.

Les autres familles

Métaux alcalins · Alcalino-terreux · Métaux pauvres · Métalloïdes · Non-métaux · Halogènes · Gaz nobles · Lanthanides · Actinides · Propriétés inconnues