Elaboration, évolution et protection des matériaux

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Elaboration, évolution et protection des matériaux (fiche - Terminale S)

Objectifs Présenter comment sont élaborés quelques matériaux courants : métaux, plastiques. Présenter la notion de durée de vie d’un matériau, puis voir comment le protéger. Justifier la pratique du recyclage. Indiquer commen t sont recyclés les matériaux selon leur nature. 1. Elaboration des matériaux a. Les métaux Les métaux sont rarement à l’étatnatifs, c'est-à-dire présents dans la Nature sous forme métalliques. La plupart du temps, ils sont pl utôt rencontrés sous forme d’oxydes.

→Le ferest présent dans l’écorce terrestre sous forme de minerai de fer comme l’hématite , la magnétite , etc. Le minerai est mélangé dans unhaut fourneauavec de lacoke, riche en carbone. Le mélange est alimenté en air chaud. Le monoxyde de carbone formé varéduire les oxydesen fer métallique : . Le matériau ferreux obtenu a un taux de carbone e ntre 2 % et 6,67 % en masse : il est qualifié defonte.

Dans un convertisseur, par injection de dioxygène s ur la fonte en fusion, à 1600 °C, une part du carbone est consommée. Pour un taux com pris entre 0,02 % et 2 % en masse, il s’agit d’aciers(alliages fer/carbone). Par rapport au fer pur, l'acier a une dureté largement accrue. Il est très utilisé dans d iverses applications : bâtiments, véhicules, ...

→L’aluminiumse trouve surtout dans une roche du nom debauxite. Cette dernière est riche enalumineen oxydes de fer. Actuellement, le procédé Baye r est le et plus utilisé pour extraire l’alumine de la bauxite. Il repose notamment sur l’utilisation de soude et de hautes températures, jusqu’à 1000 °C. E nsuite, l’aluminium métallique est récupéré de l’alumine parélectrolyse, selon une réaction globale . L’aluminium est le métal le plus utilisé après l'acier, en raison de ses propriétés mécaniques, et de sa légèreté.

→Le cuivres souvent dans laexiste quelquefois à l’état natif, mais est le plu chalcopyrite , s extrait, leou sinon dans des sulfures ou des oxydes. Une foi cuivre doit parfois êtrepurifiéparélectrolyse à anode soluble. En effet, le cuivre employé en électricité, du fait de sa bonne conductivité, requiert une certaine pureté du matériau. b. Les matières plastiques Elles sont constituées par des macro-molécules, despolymères. Dans l’industrie, ces molécules sont obtenues par assemblage de molécules plus petites, desmonomères, lors de lapolymérisation. Par exemple : •Le polychlorure de vinyle, ou PVC, est utilisé pour des tuyaux de canalisations, des câbles électriques, des encadrements de fenêtres …Il est produit selon la réaction de polymérisation :