Métaux pauvres

Leur place dans le tableau périodique

Ils occupent les groupes 13 à 16 : l'aluminium, le gallium, l'indium et le thallium dans le groupe 13, l'étain et le plomb dans le groupe 14, le bismuth dans le groupe 15 et le polonium dans le groupe 16. Leurs électrons externes sont dans des orbitales s et p, comme dans l'aluminium ([Ne] 3s² 3p¹), et à partir du gallium, une sous-couche d pleine se trouve en dessous.

Les classifications varient, et le polonium est parfois qualifié de métalloïde. Le nihonium, le flérovium, le moscovium et le livermorium (113–116) se trouvent sous cette famille dans la période 7 et devraient être des métaux pauvres, mais on en a produit si peu d'atomes que ce site les classe comme inconnus.

Propriétés

Ce sont de vrais métaux, brillants et bons conducteurs, mais plus mous que les métaux de transition et à bas point de fusion. À l'exception de l'aluminium (660 °C), tous fondent en dessous d'environ 330 °C. Le gallium fond juste en dessous de 30 °C et devient donc liquide dans la main, mais il ne bout qu'à environ 2400 °C. Beaucoup de leurs oxydes sont amphotères, réagissant à la fois avec les acides et avec les bases. Le thallium et le plomb sont toxiques, et le polonium est intensément radioactif.

Réactions et tendances

L'aluminium est réactif, mais une fine couche d'oxyde résistante se forme dès qu'il est en contact avec l'air et le protège : 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃. Sa réactivité est à l'origine de la réaction de la thermite, 2Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + 2Fe, qui produit du fer en fusion pour souder les rails de chemin de fer.

En descendant dans les groupes 13 à 15, les éléments plus lourds préfèrent de plus en plus un état d'oxydation inférieur de deux unités au numéro du groupe, car leur paire d'électrons s externe résiste à la liaison. Cet effet de paire inerte rend le thallium plus stable à +1, le plomb à +2 et le bismuth à +3, tandis que l'aluminium est presque toujours à +3.

Usages courants

L'aluminium est le métal le plus abondant de la croûte terrestre et, après le fer, le plus utilisé, dans les canettes, les feuilles d'emballage, les avions et les lignes électriques. L'étain revêt les boîtes de conserve en acier et est mélangé au cuivre pour faire le bronze. Le plomb est utilisé dans les batteries de voiture et les blindages contre les rayons X, mais il a été retiré de l'essence et des peintures parce qu'il est toxique. Le nitrure de gallium et l'arséniure de gallium sont utilisés dans les LED, l'oxyde d'indium-étain rend les écrans tactiles conducteurs, et le bismuth, exceptionnellement non toxique pour un métal lourd, entre dans la composition de remèdes contre les maux d'estomac.