Etain : présentation

Elément étain

Sn (Z = 50)

  

Structure électronique, configuration de l'état fondamental

L’étain a pour structure électronique (1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(3d)10(4s)2(4p)6(4d)10(4f14)(5s)2(5p)2

ou [Kr](4d)10(5s)2(5p)2.

 

Place dans la classification périodique

L’étain appartient au bloc des éléments p, colonne 14 (np2) et à la 5ème période.

 

Abondance dans la nature

L’étain est peu abondant dans la croûte terrestre (2 ppm). C’est le 49ème élément le plus abondant.

 

Principaux minerais

Le minerai principal est la cassitérite (dioxyde d'étain, SnO2).

 

Propriétés chimiques

La structure électronique des derniers niveaux d’énergie de l’atome d’étain (5s)2(5p)2 permet la formation : d’ions Sn2+ par perte des deux électrons (5p)2 ou d’ions Sn4+ par perte des électrons (5s)2(5p)2, de 4 liaisons iono-covalentes, SnO2. L’étain forme des complexes hexacoordonnés comme l’ion hexahydroxostannate (IV) [Sn(OH)6]2- et des composés organostanniques

 

Principaux degrés d'oxydation

L’étain existe essentiellement aux degrés d’oxydation 0 (métal), +II et +IV.

 

Structure

Il présente deux formes cristallines : l’étain blanc (réseau cubique du diamant) est stable au-dessus de 13,2°C et plus dense (7,27 g.mol-1) que l’étain gris (5,77 g.mol-1) (réseau cubique simple). Lors d’un refroidissement la modification du réseau cristallin est si rapide que les objets dont il est formé tombe en poussière. Ce phénomène appelé « peste de l’étain » a été observé lors de la campagne de Russie par les soldats de Napoléon, dont les boutons de pantalon étaient faits en étain…

L’étain blanc se comporte comme un métal alors que l’étain gris est semi conducteur.

 

Principaux composés

L’oxyde d'étain (SnO2) insoluble dans les verres est utilisé, à des teneurs de 4-8 %, comme opacifiant des glaçures céramiques. Des films très minces (100 nm), transparents, d'oxyde d'étain sont déposés sur des récipients en verre afin accroître leur résistance mécanique de surface. Des dépôts plus épais (1 mm), sont, après dopage (ITO, indium tin oxide), conducteurs de l'électricité et sont déposés sur des pare-brise chauffants d'avions, des cellules photoélectriques, des verres rendus ainsi antistatiques. Ils permettent également de réfléchir les radiations infrarouges tout en laissant passer la lumière visible (utilisation en double vitrage pour l'isolation thermique des fenêtres). Les propriétés semi-conductrices de SnO2 le font employer comme capteur à gaz. Il est utilisé, sous forme frittée, comme électrode, afin de chauffer, dans des fours électriques, le verre au plomb qui est conducteur au-dessus de 800°C. Les électrodes pèsent de 5 à 50 kg. L'oxyde d'étain et de vanadium est utilisé en catalyse hétérogène pour l'oxydation des composés aromatiques (benzène, toluène…).

 

Le Chlorure d'étain (SnCl4) est un acide de Lewis, utilisé comme catalyseur dans les réactions de Friedel-Crafts d'acylation, d'alkylation et de cyclisation.

L’étain (II) forme de nombreux composés, halogénures, hydrures dont la structure complexe est marquée par le rôle stérique de la paire libre (5s2). Les sels d’étain(II) d’acides organiques (acétate, oxalate, ..) sont utilisés en catalyse homogène industrielle (mousse rigide de polyuréthane, …).

 

Les organoétains (ou organostanniques) sont des composés organométalliques contenant au moins une liaison entre un carbone et l'étain, Sn-C. L’étain, au degré d’oxydation IV, y est le plus souvent tétraédrique (famille du carbone ..). L’étain est le métal dont les composés organométalliques sont les plus utilisés, notamment dans l’industrie. Les organostanniques ont des applications très variées : dans les peintures navales antifouling (anti-salissures), comme stabilisant thermique du PVC, comme catalyseur pour la fabrication des caoutchoucs silicones vulcanisant à la température ordinaire (RTV) ou comme fongicide utilisé pour la préservation du bois. Le tributyl étain ((n-C4H9)3Sn-H) est un exemple de biocide (« qui tue la vie »).

 

Principales propriétés physicochimiques

Les données sur les énergies d'ionisation, l'électronégativité, la nature des liaisons figurent dans les adresses données dans la sitographie.

http://www.chemicool.com/

 

Propriétés atomiques et isotopes

L’étain est l’élément qui possède le plus d’isotopes stables. Il existe sous forme de dix isotopes stables : 112Sn (1,0% des atomes) , 114Sn (0,7%), 115Sn (0,4%), 116Sn (14,7%), 117Sn (7,7%), 118Sn (24,3%), 119Sn (8,6%), 120Sn (32,4%), 122Sn (4,5%) and 124Sn (5,6%).

 

Importance industrielle et économique

4% de l’étain consommé dans le monde est obtenu par recyclage.Les principales utilisations sont les soudures (52%), fer blanc et étamage (18%), chimie (15%), alliage (5%), verre (3%)

Source : http://www.societechimiquedefrance.fr/extras/Donnees/acc.htm

 

Toxicité - importance biologique

L'étain minéral est peu toxique et il faut absorber une dose relativement élevée, supérieure à 250 mg pour provoquer des troubles digestifs chez l'adulte.  

Les dérivés organiques de l'étain, par contre, sont toxiques et provoquent des troubles neuropsychiatriques : céphalées, vertiges, troubles auditifs, états confusionnels, somnolence, désorientation, hallucinations, agitation, agressivité, perte de mémoire, troubles de l'équilibre, stupeur.

Les composés organiques de l'étain peuvent rester dans l'environnement pendant de longues périodes. Ils sont très résistants et peu biodégradables. Les micro-organismes ont beaucoup de mal à les décomposer quand ils se sont accumulés dans les sols pendant des années. De ce fait, la concentration de ce type de composés ne cesse d'augmenter. L’usage du tributylétain pour le traitement de certains bateaux a été interdit en France en 1982 et continue d’être autorisé pour d’autres usages.

 

Histoire, Date de la mise en évidence

L’étain est connu depuis la plus haute antiquité, c’est le métal le plus important de l’âge de bronze (à partir de 2700 av. J.-C. en Crète). Il a souvent été confondu avec le plomb.

 

Origine du nom et du symbole

Le symbole vient du latin stannum, altération de stagnum signifiant dégoulinant pour évoquer la fusibilité élevée de l’étain.

 

L'élément en un clin d'œil

 Informations essentielles sur l'élément étain

     Nom : étain

     Symbole : Sn

     Numéro atomique: 50

     Masse atomique : 118,71

     Etat standard : solide

     Couleur : gris argent

     Dans la classification périodique

   Nom du groupe : groupe du carbone

    Période : 5

    Bloc : p

    Classification: métal

 

Pour en savoir davantage :

 

Sitographie

Bibliographie

Dernières informations : SCF en ligne n°5

Une poupée russe moléculaire

Dans la matriochka élaborée par Thomas Fässler de la TU Munich, une capsule de douze

atomes de cuivre enveloppe un seul atome d'étain. Mais, la capsule de cuivre elle-même

est enveloppée par 20 atomes additionnels d'étain. Ce « bronze » possède une grande

surface interne qui pourrait en faire un catalyseur pour le transfert d'hydrogène et

d'autres applications.

Plus d'informations à J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19758–19768 (dx.doi.org/10.1021/ja205934p).

 

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