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L'Argent, un métal précieux

Page 2 / 6 - L’argent : chimie physique et purification Sommaire
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Claire König Enseignante Sciences Naturelles

Le nom scientifique "argent" vient du latin "argentum" qui dérive du mot grec "argyros" qui signifie "blanc étincelant" ou "blanc clair". Le mot néerlandais "zilver" dérive de l'ancien saxon "silubar" qui est devenu "silbar" en allemand ancien et "silber" en allemand moderne. Les alchimistes du Moyen-Age ont consacré l'argent, à cause de son magnifique éclat, à la déesse de la lune (Luna). Le tout premier symbole pour ce métal était par conséquent une demi-lune.


Silver natif © webmineral

L'argent natif était déjà connu environ 3.500 ans avant JC, en Egypte et dans la région du fleuve Euphrate. Par la suite, une grande quantité d'argent a été exploitée dans les mines d'argent en Espagne, en Asie Mineure et en Grèce. Au début du Moyen Age, l'exploitation de l'argent a commencé en Europe Centrale (Allemagne, Autriche, Hongrie). Après 1500, on a importé une grande quantité d'argent d'Amérique Centrale et d'Amérique du Sud. Mais si l’argent est connu depuis très longtemps il n’en va pas de même de ses sels restés ignorés longtemps. Le nitrate fondu et coulé par Glaser pour la première fois a été nommé pierre infernale en 1663 pour son pouvoir cautérisant.


Hessite © webmineral

L'argent est par importance le 68ème élément constituant de l'écorce terrestre; celle-ci en contient 7,5.10-6 % jusqu'à une profondeur de 16 km. On rencontre l'argent aussi bien à l'état natif (sous forme de métal) que dans des composés.


Pyrargyrite © webmineral

Les minéraux les plus importants sont :

  • l'argentite  : Ag2S
  • la bromargyrite ou la bromite  : AgBr
  • la chlorargyrite ou l'argent corné  : AgCl
  • la dyscrasite : Ag3Sb
  • la fischessérite : Ag3AuSe2
  • la hessite : Ag2Te
  • l’iodargyrite : AgI
  • la miargyrite : AgSbS2
  • la naumannite : Ag2Se
  • la petzite : Ag3AuTe3
  • la proustite : Ag3AsS3
  • la pyrargyrite ou l'antimonite d'argent : Ag3SbS3
  • la stéphanite : Ag5SbS4
  • la stromeyérite : AgCuS

L'argent apparaît également (la plupart du temps dans de petites quantités) dans les minerais dont on extrait l'or, le plomb, le cuivre et le zinc.


Naumannite © webmineral

A - Provenance du métal :

A l'état natif, on trouve de l'argent en Allemagne, aux Etats-Unis d'Amérique, en Italie et en Bolivie. On le trouve sous forme d’Ag probablement que les sulfures ont été réduits par l’oxygène, on le trouve aussi sous forme d’électrum alliage or-argent (Lire à ce sujet : "L'or la magie des alchimistes"), ou sous forme d’amalgame argent-mercure avec jusqu’à 75% de mercure  ou encore, et pour finir sous forme de dysérasite un alliage d’argent (70-85%) et d’antimoine.

Les régions d'exploitation les plus importantes pour les minerais d'argent se situent :

- au Mexique, au Pérou : argentite ou argyrose avec 87% d’Ag ou cérargyrite avec 75% d’Ag
- en Russie (partie asiatique), aux Etats-Unis, au Canada (Ontario), en Australie, au Chili, au Japon, en Chine, aux Philippines et en Afrique du Sud.
- également en Europe, on produit de l'argent en de nombreux endroits, entre autres en Saxe à partir de l’acanthite qui contient 87% d’Ag ou de la naumannite avec 73% d’Ag.
Il y a bien d’autres minerais possibles : proustite, polybasite, sylvanite et j’en passe…..

B - Les propriétés physiques de l’argent :

- il cristallise dans le système cubique CFC
- il a une densité de 10,4923 à 20°C et de 9,51 à 960°C (liq). Cette densité bien plus faible que celle du palladium qui le précède dans le tableau est due à l’augmentation du rayon atomique à cause de « l’ouverture » d’une nouvelle orbitale s pour l’électron de valence.
- PF 960,5°C, cette température est difficile à déterminer avec exactitude l’argent s’oxyde facilement et sa liaison avec l’oxygène fait baisser le PF.
- hormis les propriétés métalliques traditionnelles mentionnons que l’argent est le meilleur conducteur thermique et électrique.


Heinrich Groff, les lingots d'argent

- son pouvoir réflecteur est très élevé mais manifeste une chute brutale à 316 nm et ceci entraîne une préférence pour l’aluminium dans les miroirs de télescopes.
- les films très minces – 0,1 à 0,2 micromètres - d’argent ont des propriétés particulières en optique et en électricité, entre autres et ils sont peu altérables.
- les sols d’argent, hydrosols et organosols sont très appréciés comme catalyseur, pour les films et en médecine.
- les isotopes nombreux sont radioactifs sauf deux, le 107 ( qui a un isomère radioactif) et le 109 présents dans la nature dans un rapport voisin de 1.
- l’ion le plus commun Ag + a un rayon de 1,55Å en sels minéraux et 1,62Å en sels organiques.
- les potentiels d’ionisation sont les suivants : 7,542 V pour Ag + diamagnétique, 21,4 V pour Ag 2+ paramangétique et 35,9 V pour Ag 3+

C - Les alliages :

Binaires : l’argent se mélange facilement avec les autres métaux y compris les éléments des 2 premières colonnes du tableau, aussi nous ne prendrons que quelques exemples parmi les plus utilisés.

- Ag 92,5% et Cu 7,5%  orfèvrerie et monnaie anglaise
- Ag 90% et Cu 10%  monnaie américaine
- Ag 71,9% et Cu 28,1%  (eutectique) brasure
- Ag et Pt    orfèvrerie et contacts électriques
- Ag et Pb    métal antifriction pour des charges élevées
- Ag, Zn et Ag, Cd   brasure soudure résistant à la corrosion
Les alliages avec l’or, or pâle ou or vert etc…

Ternaires :

- Ag 20 à 30%, Cu 35 à 50% et Ni 25 à 30% (ruoltz) orfèvrerie bon marché
- Ag, Cu, Zn pour la brasure
- Ag, Pb, Cu pour les alliages dentaires
L’amalgame dentaire a une  composition proche de :
Ag 33% - Hg 52% - Sn 12% - Cu 2% - Zn 1%

D - Préparations de l’argent

1°) Traitement du minerai broyé par cyanuration.

Un procédé un peu ancien consiste à dissoudre de l'argent, à partir de minerai d'argent réduit en poudre, à l'aide de cyanure. On procède à une oxydation,

2 Ag2S + 10 NaCN + O2 + 2 H2O  →  4 Na[Ag(CN)2] + 2 NaSCN + 4 NaOH

La solution d’argentocyanure est maintenue à un pH >7 et traitée par Zn et Al finement divisés. L’argent précipite et la solution de cyanure est recyclée. L’argent recueilli est fondu, coulé en barres affinées par électrolyse.
Soit la réaction :

Al + 3 Na[Ag(CN)2] + 3 NaOH- 3 Ag (ppte) + 6 NaCN(recyclé) + Al(OH)3

2°) Dans le procédé faisant appel à un amalgame, on dissout l'argent du minerai dans le mercure, comme indiqué ci-après:

2 Ag3AsS3 + 3 CuCl2  →  6 AgCl + 3 CuS + As2S3

AgCl + Cu + Hg  →  CuCl + Ag(Hg)

Le mercure est éliminé par distillation. L'argent obtenu peut ensuite être soumis à une purification ultérieure. Ce procédé était auparavant toujours utilisé pour la production d'argent à partir de hornblende d'argent (AgCl).

3°) Le grillage chlorurant était une méthode très pratiquée au XIXème et pratiquement abandonnée aujourd’hui. Le sulfure d’argent était chauffé à 600°C en atmosphère oxydante en présence de sel puis, après le grillage on ajoute une solution saturée de sel. Il y avait différents procédés : Patera, Kiss, Ziervogel p. ex.

4°) A l'heure actuelle, une grande partie de l'argent produit provient du recyclage. Pour la récupération, il existe divers procédés, entre autres l'électrolyse, la précipitation avec des métaux non nobles tels que le fer ou le zinc et l'échange d'ions.

On obtient principalement l'argent nouvellement produit sous la forme d'un sous-produit lors de la préparation d'autres métaux tels que l'or, le cuivre, le plomb, le nickel et le zinc. La boue anodique, que l'on obtient lorsqu'on prépare des métaux, est dissoute dans de l'acide sulfurique chaud. Le résidu, qui contient de l'argent, est porté en fusion et les autres métaux éventuellement présents sont éliminés.

5°) L'argent brut, que l'on obtient, peut être purifié par électrolyse. On place l'argent brut pour faire office d'anode (dans un sac de polypropylène) dans une solution de nitrate d'argent acidifiée. Lors de l'électrolyse, l'anode se dissout et de l'argent très pur (> 99,99 %) précipite sur la cathode. L'argent formé est raclé et éliminé en continu. On désigne ce procédé par l'appellation "procédé de Möbius".

E - Traitement du plomb argentifère :

Le procédé ancien est la coupellation : chauffé en atmosphère oxydante, le plomb s’oxyde et pas l’argent.


Coupellation

Le pattinsonage enrichit le minerai avant la coupellation : on met à profit l’eutectique en chauffant plusieurs fois. Le plomb se sépare lors du refroidissement et on rajoute du minerai avant de re-chauffer. C’est un procédé lent et coûteux.


Diagramme binaire argent plomb

Le procédé moderne est le zingage :

L’argent est plus soluble dans le zinc que dans le plomb, le zinc et le plomb fondus se séparent en 2 couches dont les compositions varient avec les températures. Aux environ de 800°C les 2 métaux sont complètement miscibles et, troisième élément sur lequel se base cette technique, au dessous de leur température de fusion les alliages argent-zinc sont plus ou moins insolubles dans le plomb saturé de zinc. L’opération de déroule en 3 étapes :
- Alliage ternaire Ag-Pb-Zn vers 450 degrés
- Elimination du zinc par distillation
- Coupellation de l’alliage Pb-Ag restant (4% Ag)

Cette dernière se fait dans des sortes de fours à réverbère portant des rigoles pour l’écoulement de la litharge qui est éliminée. Quand on atteint 1000°C environ on voit apparaître l’argent métal (phénomène de l’éclair) sous la litharge.


Galène © webmineral

F - Traitement du cuivre argentifère :

La récupération des métaux précieux dans les boues du raffinage électrolytique du cuivre est facile et rentable. (A titre d’exemple dans une mine de cuivre que j’ai visitée en Australie la totalité des frais salariaux était payée par la récupération annexe d’or….)

La composition des boues peut être la suivante :

- Cu 10 à 40%
- Ag 10 à 50%
- Au 1%
- Pb 2 à 10%
- Se 3 à 20 %
- Te jusqu’à 7%
- S jusqu’à 10%
- Sb jusqu’à 8%

On élimine le cuivre le selenium et le tellurium par grillage oxydant vers 500°C puis on dissous le cuivre dans l’acide sulfurique. Par coupellation à 1200°C on élimine le pb le bismuth et l’antimoine dans un premier temps puis As, Sb et Se partent sous forme d’oxydes volatils et pour finir Te et Se sont éliminés par addition de nitrate et carbonate de sodium. L’opération prend environ 3 jours et le métal doré obtenu contient environ 98% d’argent et 2% d’or et de platine, il est ensuite purifié par électrolyse (Möbius).

G - Obtention d’argent chimiquement pur.

L’obtention d’argent chimiquement pur est très compliquée et dérive de la méthode de Stas. On dissous d’abord le métal dans l’acide nitrique. On évapore à sec. Puis fusion et décomposition des autres sels métalliques. Redisssolution dans l’eau. Cristallisation fractionnée. Reprise par l’ammoniaque. Réduction par le sulfite d’ammoniaque à 70°C. Fusion de AgO sur de la chaux vive dans un courant d’hydrogène puis sous vide. On obtient enfin de l’argent pur avec moins de 4.10-5% de Ca.

L'Argent, un métal précieux - 8 Photos

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