Argent
élément chimique de numéro atomique 47 et de symbole Ag / De Wikipedia, l'encyclopédie encyclopedia
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Cet article concerne l'élément chimique nommé argentum en latin, le corps simple et ses composés ou combinaisons. Pour les autres significations, voir Argent (homonymie).
L'argent est l'élément chimique de numéro atomique 47, de symbole Ag.
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Le corps simple argent est un métal précieux — alors parfois appelé argent métallique ou plus simplement argent métal, ou encore métal blanc[12] — dont le nom désigne aussi en français dans le langage courant les pièces et billets de monnaie, voire par extension une certaine somme « d'argent ». Cependant, les économistes distinguent, à la différence du langage courant, l’argent métal ou réserve métallique de la monnaie comme outil de régulation des échanges économiques. Le faible niveau des réserves de ce métal en fait une matière première minérale critique.
Le mot français vient du terme latin argentum, i de même signification.
L’origine lointaine du mot, par le grec argyros, viendrait d’un étymon indo-européen commun *arg- signifiant « blanc brillant, laiteux et clair » et serait l’équivalent en sanskrit de ar-jun signifiant également « brillant »[13].
Ce métal précieux, malléable et très ductile, est blanc et brillant, comme le rappelle son nom. Dédié à la Lune ou à la déesse lunaire Artémis/Diane, il figure depuis l'Antiquité parmi les sept métaux sacrés, bien connus et même survalorisés par l'alchimie médiévale. Il est connu par la fabrication multi-millénaire de bijoux, de monnaies, ainsi que pour ses applications industrielles croissantes au XXe siècle.
Il s'agit d'un métal de transition, élément du groupe 11.
L'argent possède 38 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 93 et 130, et 36 isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, deux sont stables, 107Ag et 109Ag et constituent la totalité de l'argent naturel, dans un ratio 51,8/48,2 et quatorze radio-isotopes sont instables entre 102 et 117. On attribue à l'argent une masse atomique standard de 107,868 2(2) u.
Les isotopes de masse 112 et 117 sont des produits de fission de l'uranium.
L'argent est un élément rare.
Le clarke s'élève à 0,1 g/t[14].
L'argent est présent dans le sous-sol à l'état natif, c'est l'argent natif du Mexique, du Pérou, du Chili, de Saxe, du lac Supérieur ou de Norvège, il est assez rare en cristaux isolés, mais fréquent en fils contournés et minces placages, à surface généralement altérée de teinte sombre ou très souvent dispersés en une multitude de structures réticulaires ou filaires. Il forme des amas parfois sous la forme de veines et filons à gangues siliceuse ou carbonatée, plus rarement dispersé en pépites compactes.
Il est plus souvent présent sous forme de sulfures comme argentine ou argyrose Ag2S, acanthite monoclinique ou argentite cubique, parfois mélangés à d'autres sulfures de plomb, de cuivre, d'antimoine, etc., comme la pyrargyrite 3 Ag2S. Sb2S3 sulfure double d'antimoine et d'argent, et son homologue As 3 Ag2S. As2S3. Il existe aussi sous forme d'halogénures naturels d'argent, AgCl comme la chlorargyrite ou la cérargyrite, AgBr ou la bromargyrite, les AgI ou l'iodargyrite.
Il peut être intimement associé avec l'or, par exemple en alliage dans l'électrum ou en combinaison commune avec le tellure dans la petzite.
Avec une concentration de 0,000 04 g/m3 d'eau de mer, ce sont environ cent millions de tonnes qui sont dissoutes dans les océans[réf. nécessaire].
Il est récupéré depuis l'Antiquité, parfois intensément au Moyen Âge des minerais de galène argentifère.
Il peut être extrait avantageusement des minerais argentifères pauvres, exploités pour le cuivre ou le plomb, par exemple des gisements communs de blende, de galène ou de pyrite, par chloruration et amalgamation. Il s'agit de récupération de sous-produits lors du traitement du cuivre et du plomb.
Le traitement de la galène donne du « plomb d'œuvre » qui peut contenir des quantités non négligeables d'argent. L'affinage de ce plomb argentifère spécifique s'opérait par cristallisations successives avec l'aide de sept chaudières. Le plomb argentifère est fondu, il refroidit lentement et le plomb presque pur reste au fond du bain. L'écumoire retirait sept huitièmes du plomb et ainsi de suite pendant trois opérations d'affinage similaire pour obtenir un Pb presque pur.
Mais les alliages Pb/Ag communs à faible teneur d'argent, de l'ordre de 0,5 % à 1 %, restent une matière première de la fabrication de l'argent. Il est possible de procéder à des fusions sélectives, éventuellement des fusions de zones, en utilisant le diagramme Pb/Ag.
Le zincage ou « désargentation du plomb » par le zinc était une autre technique complémentaire, le zinc, captant dans sa phase dix fois son poids d'argent, s'empare de l'argent du plomb d'œuvre. L'alliage triple Ag Pb Zn se retrouve en écume à la surface du plomb fondu, il est prélevé par une boîte percée de petits trous, lors de trois traitements. Une distillation permet d'éliminer l'essentiel du zinc, le bain étant débarrassé des restes de Zn par des eaux surchauffées sous pression, qui ont comme effet d'oxyder le zinc et les autres métaux les plus électronégatifs.
La coupellation permet de séparer l'argent du plomb. Selon l'ancienne méthode, il faut chauffer à l'air l'alliage Pb/Ag en présence de phosphates d'os. Le plomb métal s'oxyde en PbO qui est absorbé par la coupelle poreuse. L'argent précieux et stable reste inaltéré. Voici la réaction de base :
- Pb solide fondu en alliage avec l'argent + ½ O2 gaz réactif de l'air, apporté par une tuyère → PbO litharge, oxyde fusible qui s'écoule
Aujourd'hui, les procédés de cyanuration utilisant les complexes métalliques de l'ion cyanure dans l'eau sont utilisés.
- Pb(Ag) alliage Pb avec l'argent + NaCN cyanure de sodium → Na[Ag(CN)2] complexe soluble + Pb plomb non réactif, donc séparé
- 2 Na[Ag(CN)2] aqueux + Zn0 → 2 NaCN cyanure de sodium + Zn(CN)2 complexe de cyanure de zinc plus stable + 2 Ag0
L'argent est raffiné par électrolyse.
Propriétés physiques et chimiques du corps simple
Le corps simple Ag de couleur blanche, apprécié pour son éclat blanc métal particulier et sa réflectance optique rehaussée par un polissage, est un cristal cubique, métal malléable et très ductile, de densité avoisinant 10,5.
Il fond légèrement au-dessus de 960,5 °C et s'évapore complètement entre 1 950 °C et 2 212 °C, selon la présence d'impuretés. La corructation est une lumière vive, ponctuelle, émise par ce métal au moment de son refroidissement après fusion lorsque le voile composé d’oxydes et de fondant en surface se déchire emporté par le borax. Cette solidification s'accompagne souvent de rochage (libération des gaz dissous par la phase liquide, composés principalement d'oxygène) qui peut faire gonfler le métal ou provoquer des cloques.
Il s'agit du corps métal meilleur conducteur de la chaleur et de l'électricité dans les conditions de température et de pression normales.
Ce métal noble présente une résistance chimique aux agents chimiques parfois à températures élevées. Il est insoluble dans l'eau et dans les alcalis. Il peut être inoxydable dans certaines atmosphères contrôlées.
Il est attaqué toutefois par les sulfures, par exemple communément par ceux contenus dans les aliments, d'où le noircissement de la vaisselle en argent parfois observé. Les sulfures présents dans l'atmosphère réagissent avec l'argent pour former Ag2S. Le ternissement est accéléré par la présence de cuivre dans les alliages. On peut éviter le ternissement en le stockant avec du papier imprégné d'acétate de cuivre ou de cadmium, qui ont plus d'affinité pour H2S[7].
Traiter l'argent par électrolyse avec une solution de chromate alcalin retarde le ternissement[4].
Il est attaqué par les acides nitrique et sulfurique, le dernier à chaud. Il est soluble dans le cyanure de potassium KCN aqueux, ce qui explique le procédé de cyanuration précédemment décrit.
Solubilité
L'acide de choix pour dissoudre l'argent est l'acide nitrique :
La dissolution dans l'acide sulfurique concentré chaud est plus économique en acide :
ou :
L'argent est attaqué par l'eau régale, l'acide chromique, les solutions de permanganate, l'acide persulfurique, l'acide sélénique et les solutions aqueuses d'halogènes libres. Les réactions peuvent être ralenties par la formation d'une couche protectrice (AgCl par exemple)[4].
Il est également soluble dans les hydroxydes alcalins fondus en présence d'air et dans les peroxydes fondus[15].
Analyse
On peut analyser un échantillon en le dissolvant dans de l'acide nitrique et en précipitant l'argent sous forme d'AgCl[7]. Le seuil de détection est de 0,1 µg l−1. Contrairement aux autres chlorures, peu solubles, le chlorure d'argent est soluble dans l'ammoniaque[4].
Les halogénures d'argent peuvent être dissous dans NaKCO3 fondu. L'argent est précipité sous forme métallique et peut être séparé par dissolution dans l'eau[4].
Alliages notables
- L'électrum, alliage naturel ou artificiel d'or et d'argent fin.
- L'argent Britannia, un alliage dont la composition massique est à 95,84 % d'argent fin et à 4,16 % d'autres métaux, généralement du cuivre. Le titre au millième de l'argent Britannia est de 958.
- L'argent sterling (aussi appelé argent premier titre) est un alliage dont la composition massique est à 92,5 % d'argent et à 7,5 % d'autre métal, généralement du cuivre. Le titre au millième de l'argent sterling est au minimum de 925.
- L'Argentium, un alliage mis au point en 1998 qui ajoute à l'argent sterling du Germanium, ce qui permet de limiter le ternissement[16].
Composés chimiques
La valence Ag(I) est la principale, à côté des marginales Ag(II) et Ag(III) et des exceptionnelles -II, -I, IV.
Le cation Ag+ qui possède un assez gros rayon ionique 1,15 Å est oxydant[17].
Les apprentis chimistes le connaissent pour ces combinaisons simples avec les halogènes, soit les halogénures d'argent comme chlorure d'argent AgCl cubique, le bromure d'argent AgBr ainsi que le fluorure d'argent AgF et l'iodure d'argent AgI α et β, respectivement de maille hexagonale et cubique.
Citons parmi ces composés les plus communs :
- l'oxyde simple d'Ag (I) Ag2O oxydant et l'oxyde mixte d'Ag I et III Ag(I) Ag(III)O2 ;
- l'hydroxyde d'argent ;
- les sulfures d'argent Ag2S orthorhombique, monoclinique et cubique ;
- le sulfate d'argent Ag2SO4 ;
- le sulfite d'argent Ag2SO3 ;
- le nitrate d'argent AgNO3 ;
- le nitrite d'argent AgNO2 ;
- le phosphate d'argent Ag3PO4 ;
- l'arséniate d'argent Ag3AsO4 ;
- le chromate d'argent Ag2CrO4 ;
- le chlorate d'argent AgClO3, le chlorite d'argent AgClO2 et le perchlorate AgClO4 ;
- le bromate d'argent AgBrO3 ;
- le iodate d'argent AgIO3 ;
- le carbonate d'argent Ag2CO3 ;
- le thiocyanate d'argent AgSCN ;
- le cyanure d'argent AgCN ;
- l'acétate d'argent AgC2H3O2 ;
- le tartrate d'argent ;
- l'oxalate d'argent.
Il existe aussi le tellurure d'argent, le permanganate d'argent, le fulminate d'argent, l'hexafluoroarséniate d'argent, le tétrachloroaluminate d'argent, le diéthyldithiocarbamate d'argent
L’argent métal et/ou ses principaux alliages sont utilisés par exemple :
- en joaillerie et en orfèvrerie comme métal précieux (argent massif) ou comme métal de recouvrement (métal argenté, obtenu par galvanoplastie) ;
- pour confectionner des médailles et des pièces de monnaie de prestige ;
- dans l'industrie des matériaux de contact mécanique et l'industrie atomique. Le métal et ses alliages ont des propriétés inoxydables et de résistance à l'usure intéressantes. C'est un matériau de revêtement de choix, pour assurer protection et étanchéité ;
- en électronique et électricité, car il présente une meilleure conductivité électrique que le cuivre, et reste conducteur même en partie oxydé ; dans l'industrie aéronautique, il permet la protection des dispositifs électroniques. Il présente des propriétés de résistance à la fatigue et d'anticorrosion. Il sert de dopant et/ou de revêtement pour des céramiques de type Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O supraconductrices ;
- en musique et en sonorisation, l'argent est utilisé dans la fabrication d'instruments de musique et forme d'excellentes membranes ou bobines pour actionner les tweeters de haut-parleur ;
- en médecine et chirurgie dentaire (amalgame).
L'argent est un excellent catalyseur en chimie. Les bromure et iodure d'argent sont employés en émulsions en photographie « argentique », ces sels d’argent étant photosensibles ; l'argent colloïdal a été utilisé comme médicament.
Bijouterie
Le deuxième domaine avec environ 7 700 tonnes au début des années 1990 est la bijouterie et l’orfèvrerie. L’argent est utilisé pour fabriquer des objets et des bijoux (pendentifs, bracelets, colliers…) tout ceci est possible car l’argent possède une propriété qui permet de concevoir ces œuvres : sa bonne malléabilité. L’argent est souvent allié à de faibles quantités de cuivre pour renforcer ses caractéristiques mécaniques. L'argent le plus courant en bijouterie est l'argent 925. Un poinçon 925 signifie que le bijou est fabriqué avec au moins 92,5 % d'argent pur et authentifie la qualité du métal précieux[18]. Cet alliage est appelé « argent sterling ». On l’utilise aussi allié à l’or, ou en plaquage (de 3 à 5 microns d’épaisseur pour la bijouterie, de 20 à 30 microns pour l’argenterie).
Photographie
Le troisième domaine est la photographie, avec environ 5 600 tonnes au début des années 1990. Les cristaux d’halogénures d’argent sensibles à la lumière sont l’élément essentiel des films et papiers photographiques. Ce secteur est en décroissance constante depuis plusieurs années en raison du développement de la photographie numérique. Le marché de la radiographie est devenu plus important que le marché de grand-public.
La photographie était la plus grande consommatrice d’argent avant que les procédés modernes permettent de récupérer l’argent dans les bains de développement, et ainsi de le recycler en bonne partie. La diminution du nombre de pellicules argentiques commercialisées, en raison de l’avènement du numérique, a également contribué à en réduire considérablement le besoin.
Utilisations mineures
Applications monétaires
- Autrefois massivement frappé pour la monnaie, l’argent est désormais utilisé pour produire pièces et médailles avec 1 300 tonnes.
- On peut signaler aussi qu’une partie de l’argent est stockée ou déstockée par les États et les investisseurs (en 2004, vente de 1 920 t par les états et stockage d’environ 1 300 tonnes par les investisseurs).
- Après l'apparition de l'Euro, la France ne frappait plus de monnaie en argent ; depuis 2008, elle frappe de nouveau des pièces de collection en argent ayant un cours légal limité au territoire national (les Semeuses de Joaquin Jimenez).
Alimentation
- L’argent est utilisé en confiserie, principalement en Extrême-Orient.
- Il a une action germicide et bactéricide. La sulfadiazine argentique, composé d'argent métal et d'un sulfamide et commercialisée sous le nom de spécialité Flammazine possède des propriétés bactéricides. L'argent était employé dans des ustensiles destinés aux enfants afin de les protéger contre des maladies dont l’origine n’était pas connue à ces époques. L’expression naître avec une petite cuillère en argent dans la bouche vient de ce phénomène, son utilisation récente comme indication de richesse n’est qu’une conséquence. Les Vénitiens transportaient eau, vin et vinaigre dans des réservoirs en argent pour les conserver et lors de la conquête de l’ouest américain, les pionniers protégeaient leur réserve d’eau en plaçant des pièces de monnaie en argent dans leurs outres ou leurs barriques.
- L'argent est aussi un additif alimentaire industriel, E174[19].
Musique
- L’argent est utilisé en plaquage pour recouvrir certaines cordes de guitare, en général les plus graves.
- Il est aussi l'un des matériaux les plus utilisés, depuis le XIXe siècle, pour la fabrication des flûtes traversières. On trouve également à présent des pavillons de cuivres (trombones notamment) fabriqués en argent massif.
Nanotechnologies
- En 2008, selon les producteurs, environ 500 t/an de nano-argent (ou nanoargent, « nano-silver » pour les anglophones) auraient été produits, sous forme d'ions argent, de particules d’argent protéinées (silver proteins) ou de colloïdes utilisés comme biocide (1/5e de la production) ou bactéricide ou pour d'autres usages dans des domaines variés dont le textile avec par exemple des chaussettes bactéricides et anti-odeurs. On en trouve aussi dans des cosmétiques, sprays, revêtements de matériaux métalliques (réservoirs métalliques d'aspirateurs sans sac), plastiques, vernis, peintures, plans de travail, pansements, parois de réfrigérateurs, climatiseurs, emballages alimentaires[20]… Les nanoparticules d'argent peuvent former de 50 % à 80 % du poids de l'argent d'un colloïde, les 20 à 50 % restant étant des ions argent. La production de nano-argent aurait été multipliée par 500 de 2000 à 2004, mais certains produits (argent protéiné notamment) usurpent le nom de nano-argent, n'étant que microniques ou submillimétriques. L'étiquetage ne permet pas de discerner l'efficacité (variable) de ces produits. On manque par ailleurs de données sur le relargage de nanoargent (nanoparticules ou ions argent) dans l'environnement. Il peut atteindre au moins 15 % à plus de 90 % du produit pour certains usages (jusqu'à 100 % de perte en quatre lavages pour certaines chaussettes, même si elles n'ont pas été portées et lavées à la main)[21].
Différents types morphologiques peuvent être produits en jouant sur les phénomènes de précipitation et cristallisation ; cubes, cubes creux, sphères, particules à facettes, grains pyramidaux dont la réactivité et les propriétés (toxicité notamment) varient. 1 cm3 d'une concentration à 1 ppm de nanoparticules d'argent représente 25 000 milliards de ces particules[21]. Combinées à du phosphate de calcium, l'activité de particules de vingt à cinquante nanomètres de nano-argent peut être jusqu'à 1000 fois supérieure, ce qui laisse présager des impacts environnementaux.
Parmi 800 nano-produits répertoriés dans les années 2000 par le Woodrow Wilson Institute, 56 % étaient fabriqués à partir de nano-argent (le plus souvent à partir de nanoparticules d'argent). Des évaluations estiment qu'en 2015, il pourrait en être produit 1 000 à 5 000 tonnes par an, ce qui correspondrait à 1/3 de l'actuelle production mondiale d’argent)[21].
Des rats exposés aux nanoparticules de 15 nanomètres inhalées présentent ensuite ces particules dans tout l’organisme (cerveau y compris), avec des effets qu’on ignore. Un article de février 2009 a conclu que des nanoparticules d’argent testées en association avec du cuivre (argent seul et argent colloïdal) pour différentes tailles de nanoparticules interféraient avec la duplication de l’ADN[21]. À forte dose, une argyria est possible[21]. Enfin, une résistance bactérienne au traitement par nano-argent peut apparaître, comme pour les autres traitements antibiotiques.
Mécanique
L'argent a une bonne résistance à l'effort, il est utilisé dans les vilebrequins de locomotives diesel. On le retrouve également dans les roulements à billes des turbines, où on fait appel à ses propriétés autolubrifiantes.
Contacts électriques
Enfermé entre deux feuilles de papier mylar, il est utilisé dans les contacts électriques des claviers d'ordinateurs[7]. Il est aussi utilisé pour recouvrir les contacteurs en cuivre des TGV[réf. nécessaire].
Miroirs
Une solution de nitrate d'argent, de soude, d'ammoniaque et de sucre (ou de formaldéhyde) est utilisée pour déposer une couche d'argent sur le verre, le verre étant préalablement traité avec SnCl2. Ce procédé sert notamment à fabriquer les bouteilles isothermes, les CD[7] ou les décorations de sapins de Noël[4].
Tous les sels d'argent sont toxiques.
L'argent est aussi un polluant et un contaminant.
- Très toxique pour les bactéries, les champignons et de nombreux organismes à sang froid, l'argent est extrêmement toxique pour les larves de mollusques alors que les adultes peuvent le bioaccumuler en quantité importante [réf. nécessaire].
Pour des raisons mal comprises, l'être humain en supporte des doses bien plus élevées que ces organismes. L'absorption d'argent dans la circulation du sang de l’organisme humain ne semble pas avoir d’effet direct en dessous d'un certain seuil, mais un excès provoque une maladie dite argyrisme qui donne à la peau et au blanc de l'œil un teint gris-bleuâtre, voire noirâtre.
Écotoxicologie
Au-delà de 0,4 ng/litre, l'argent est considéré comme un indicateur de pollution (par le nitrate d'argent par exemple).
- Des baies très polluées comme la Baie de San Francisco et celle de Caroline du Sud en contiennent jusqu'à 20 ng/litre voire plus.
- Les organismes marins filtreurs peuvent en accumuler des doses préoccupantes (par exemple, 0,01 à 58 mg kg−1 de chair, en poids sec, relevé dans des moules aux États-Unis, ou 1,8 à 11 mg kg−1 dans des huitres (p.s.)[22]).
- L'argent pourrait ainsi contribuer à certains déséquilibres écologiques et au phénomène de zones marines mortes qui caractérise certaines baies.
- En France, de 2003 à 2007, l'Ifremer a constaté que les moules en contiennent localement de grandes quantités entre l'estuaire de la Seine et la façade maritime picarde, selon la cartographie interactive des données de surveillance obligatoire pour les métaux, HAP, PCB, DDT, lindane dans la chair des huîtres et moules[23].
- En France toujours, alors que beaucoup de métaux lourds tendent à diminuer dans la chair des poissons pêchés en mer et commercialisés depuis les années 1990, l'argent reste stable ou a même pu localement dans les années 2000 significativement augmenter[24].