Nous n'aborderons que les éléments présents dans le corps humain. Ces éléments peuvent y être présent en grande quantité, on les appelle les macro-éléments (calcium, phosphore, potassium, soufre, chlore, sodium, magnésium, carbone, azote, oxygène) ou en petite ou micro-quantité, ce sont les oligo-éléments (fer, fluor, zinc, strontium, cuivre, vanadium, sélénium, lithium, manganèse, iode, molybdène, nickel, chrome, cobalt, silicium). Du fait de cette faible teneur dans le corps humain, leur détection et leur dosage resta difficile pendant de longues années. Les oligo-éléments jouent un rôle très important chez les êtres vivants. Ils sont présents à l'état ionisé. D'autres éléments dont la présence naturelle dans les tissus en faible quantité reste encore inexpliquée sont toxiques, mais certains joueraient un rôle dans les réactions métaboliques : aluminium, antimoine, mercure, cadmium, or, argent, arsenic, bore, étain, plomb, bismuth, rubidium et titane.
Il a été découvert par Hans Oersted en 1825 et isolé en tant que métal par Friedrich Wöhler en 1827. Du latin alumen (l'alum). Les romains et les grecs utilisaient l'alum en médecine comme astringent et comme mordant en teinture. L'aluminium est le troisième élément constitutif de la croûte terrestre (7.5 % en masse) après le silicium et l'oxygène. Il n'existe pas à l'état natif (il est réducteur) mais sous formes d'aluminosilicates (feldspaths, micas...), d'alumine Al2O3 (corindon, émeri, saphir, rubis...), de cryolithe Na3AlF6 et dans les bauxites. C'est un métal léger, malléable, il résiste à la corrosion (il s'oxyde facilement et la couche d'oxyde formé, l'empêche de se corroder) et possède une bonne conductibilité thermique et électrique ce qui fait de lui le métal non ferreux le plus utilisé en métallurgie. On le prépare industriellement par électrolyse de la bauxite. Il est utilisé pour faire des emballages (papier d'aluminium), les boites de conserve, les ustensiles de cuisine, et il est aussi beaucoup utilisé sous formes d'alliages très résistants dont les plus connus sont le duralumin (95 % d'aluminium, 4 % de cuivre, et traces de magnésium, manganèse et silicium) utilisé dans l'industrie aérospatiale et automobile, l'alpax (87 % Al, 13 % Si), l'almélec (98,7 % Al, 0.7 % Mg, 0.6 % Si).
Il est présent à l'état de traces dans le corps humain. Son action bénéfique, si il en a une, n'est pas connue. Par contre, si son taux augmente, il est extrêmement toxique surtout en cas d'insuffisance rénale. Son dépôt dans le cerveau conduit à des perturbations psychiques, de la parole et des crises convulsives. Il peut également provoquer une destruction des cellules hépatiques, des anémies, des problèmes cardiaques, des décalcifications osseuses ou encore une atteinte des glandes parathyroïdes. Il inhiberait plusieurs enzymes intervenant dans le cycle de Krebs.
Il a été découvert par Valentine en 1450. Du latin stibium (marque) et du grec anthemonium (mascara) ou antimonos (pas seul). Le sulfure d'antimoine (stibine) était utilisé comme mascara par les civilisations anciennes. C'est un élément très toxique que l'on rencontre dans de nombreux minerais contenant des métaux comme le cuivre, le manganèse, le plomb, le nickel ou le zinc. Les plus abondants étant la stibine (Sb2S3) et l'ullmanite (NiSbS). L'antimoine est utilisé ultra pur dans les semi-conducteurs et les détecteurs infrarouge. Certains de ses composés sont utilisés en médecine comme antiparasitaires et expectorants ou dans l'industrie du textile et du cuir comme additifs, les peintures, les émaux de céramiques ou encore les matériaux ignifuges. Il est utilisé aussi dans certains alliages comme le métal antifriction et le métal blanc pour faire des outils métalliques. L'antimoine est stocké tout particulièrement dans le foie mais aussi dans d'autres organes comme la thyroïde, la rate, les reins...et il inhiberait plusieurs enzymes intervenant dans le métabolisme des glucides et des catécholamines.
Connu depuis des temps très anciens (environ 9 000 ans avant JC). Du latin argentum (l'argent). Il était le symbole de la lune. C'est un métal précieux que l'on trouve à l'état natif comme l'or ou le cuivre. On le trouve également sous forme d'argentite (Ag2S) et de chlorure d'argent (AgCl). Il est utilisé dans l'argenterie, les peintures d'argent (miroirs et circuits intégrés), en électrochimie comme électrode (Ag / AgCl), dans les piles de haute puissance, et sous formes d'alliages comme l'électrum (70 % Au, 30 % Ag) en bijouterie, l'argent de frappe (90 % Ag, 10 % Cu) pour les pièces de monnaie (rare maintenant), comme l'or dentaire (60 % Au, 15 % Ag, 25 % Cu) pour les couronnes dentaires et la soudure à braser (35 % Zn, 20 % Ag, 45 % Cu) pour les métaux à souder. Mais la majorité de l'argent est utilisé dans l'industrie photographique (les sels d'argent sont les parties photosensibles des pellicules photos). On le trouve dans le corps humain mais on ne connaît pas son rôle bénéfique (si il en a un).
Il a été découvert par Albertus Magnus en 1250 (ou Schröder en 1649). Du grec arsenikos (courageux) ou du latin arsenicum. On le trouve dans la croûte terrestre dans des minerais de plomb, de zinc ou de cuivre, de réalgar (As4S4), d'orpiment (As2S3), ou d'arsénopyrite (FeSAs). Il est employé dans les semi-conducteurs, les diodes, les lasers (arséniure de gallium), et n'est plus employé comme insecticide ou pigment. On le trouve également dans la matière vivante végétale (algues) et animale (mollusques, crustacés, certains poissons) en grande quantité. On le trouve chez l'homme surtout dans les cheveux et les ongles. Son rôle physiologique chez l'homme est mal connu, on ne connaît que la toxicité de certains de ses dérivés dont le plus connu est son oxyde As2O3 pour son action mortelle. Lors d'intoxications, il empêche le transfert d'énergie aux cellules, et perturbe la synthèse de protéines, des acides nucléiques et de l'hémoglobine. Autrefois certains de ses dérivés organiques étaient utilisés dans le traitement de la syphilis. Chez les animaux, l'arsenic joue un rôle important dans la croissance et la vitalité des chèvres, des rats, des cobayes et des poules.
Il a été découvert par Valentine en 1450. De l'allemand Wismut ou du latin bisemutum (masse blanche). On le trouve sous forme de bismuthine(Bi2S3), de bismutite [(BiO)2CO3], ou de bismite (Bi2O3). Il est utilisé en catalyse, en médecine (traitement des ulcères d'estomac) sous forme de sels, en cosmétique (oxychlorure de bismuth), pour faire des fusibles ou des systèmes de détection d'incendie sous forme d'alliage de Wood (50 % Bi, 12.5 % Sn, 12.5 % Cd, 25 % Pb), ou encore dans les aimants permanents. On le trouve dans le corps humain mais on ne connaît pas son rôle bénéfique (si il en a un).
Il a été découvert simultanément par Humphry Davy (Londres), Gay Lussac et Thenard (Paris) en 1808. Vient de l'arabe bauraq ou du perse burah (borax). Il est peu abondant dans la croûte terrestre, on le trouve sous forme de borates alcalins ou alcalino-terreux (kernite, colémanite, ulexite) dont le composé le plus connu est le borax Na2[B4O5(OH)4], 8 H2O. Certains de ses dérivés sont utilisés dans l'industrie plastique (fibres), dans l'aérospatiale et l'aéronautique (combustibles (propergols) : boranes), dans le domaine agricole (engrais), ou dans la fabrication des verres (pyrex), des fibres de verres, des détergents, des émaux... L'acide borique et le borax ont été utilisés dans le traitement des brûlures et comme désinfectants ophtalmologiques et ont été retirés du marché à cause de leur toxicité. Le bore est indispensable à la croissance des plantes notamment les rosiers, les vignes, le tournesol et les betteraves. Il est présent dans les tissus de l'homme et des animaux mais sont rôle n'est pas connu. Beaucoup de ses dérivés organiques sont toxiques (les boranes inhibent les enzymes ayant pour cofacteur la vitamine B6, l'acide borique et les boranes perturbent les systèmes nerveux, sanguin et respiratoire, et accroissent l'élimination de la vitamine B2).
Il a été découvert par Humphry Davy en 1808. Du latin calx (la chaux). Il est relativement abondant dans la croûte terrestre (4.1 % en masse). On le trouve principalement sous forme de carbonate CaCO3 (calcite) dans le calcaire, la craie, le marbre, dans l'eau...ou dans les os, les coquilles, les coraux, les perles...le calcium s'associe aussi facilement aux sulfates (gypse (CaSO4.2H2O), plâtre), aux phosphates (l'apatite Ca5F(PO4)3) et aux fluorures (fluorine CaF2), à d'autres métaux (la dolomite CaCO3.MgCO3). Les usages du carbonate de calcium, de la chaux (vive CaO, éteinte Ca(OH)2) sont nombreux et variés (ciments, plâtre, industrie du papier, du verre, de l'acier, alimentaire, engrais...). Le calcium forme de nombreux complexes dont l'exemple le plus connu est avec l'anion (4-) de l'edta (éthylènediaminetétraacétate). Ce principe de complexation est utilisé pour traiter les eaux dures (contenant beaucoup de calcium) pour les adoucir. Le calcium est contenu en abondance dans les os et les dents. Lors d'une fracture il est déconseillé de manger de la rhubarbe qui contient une molécule qui se complexe très bien au calcium et empêche ainsi une bonne consolidation de l'os. En dehors des fractures, la rhubarbe est tout à fait conseillée et même recommandée pour consolider le squelette.
Il a été découvert par Friedrich Stromeyer en 1817. Du grec kadmeia ou du latin cadmia (la calamine). Le carbonate de zinc est le constituant principal de la calamine, où se trouvent des impuretés de cadmium. On le trouve également sous forme de greenockite (CdS qui est un pigment jaune), et dans des minerais de plomb, de cuivre et surtout de zinc (sphalérite ZnS). C'est un métal lourd toxique. Il était utilisé dans les piles électrochimiques, certaines batteries, la galvanoplastie, la soudure. Certains de ses composés phosphorescents sont employés dans les télévisions couleurs. On le trouve dans le corps humain mais on ne connaît pas son rôle bénéfique (si il en a un). Il est présent dans des protéines animales comme le rat.
Il a été découvert par Carl Scheele en 1774. Du grec chloros (vert). Il fait parti des halogènes (du grec halos qui signifie sel). On le trouve dans l'eau des mers et des océans en grande quantité sous forme de chlorure de sodium NaCl, plus communément appelé sel. On le trouve aussi sous forme de KCl et de canallite (KMgCl3.6H2O). Le chlorure de sodium est transformé en de nombreux dérivés, dont les plus connus sont le dichlore Cl2 (gaz vert très toxique) et l'eau de javel (HClO), qui sont utilisés comme désinfectants, agents de blanchiment, ou pour l'obtention d'autres produits (insecticides, solvants, textiles, teintures, papiers, médicaments...). Le chlorure de sodium est présent chez les animaux et les hommes, il baigne les cellules et il en est un élément indispensable (il joue un rôle primordial dans la régulation de la pression osmotique).
Il a été découvert par Louis Vauquelin en 1797. Du grec khrôma ou du latin chroma (couleur). Il est présent dans la croûte terrestre (0.03 %). On le trouve sous forme de chromite (FeCr2O4). On le trouve également dans le règne végétal dans la canne à sucre, la levure de bière, les noix, les épices et dans le règne animal dans le foie et les graisses. Il est utilisé dans le chromage des métaux (et évite ainsi leur corrosion), le tannage du cuir, la teinture de tissus, dans les matériaux d'enregistrement audio et vidéo (oxyde de chrome) ou encore la fabrication de pigments (le chromate de plomb est un pigment jaune et l'oxyde de chrome est utilisé dans l'industrie du verre pour donner la couleur vert émeraude). Il est également employé pour faire des alliages comme l'acier inoxydable (70 % Fe, 20 % Cr, 10 % Ni). Plusieurs de ses sels sont de puissants oxydants. Une application bien connue, l'alcotest, utilise cette propriété oxydante. Le chrome est indispensable au métabolisme des glucides et des lipides. En effet, il se comporte comme une co-hormone de l'insuline en amplifiant son action. Un déficit en chrome peut entraîner des troubles cardiovasculaires. Pour les chimistes des expositions trop prolongées à des solutions de chromates, bichromates ou d'acide chromique peut entraîner des irritations plus ou moins graves de la peau, des muqueuses et respiratoires.
Il a été découvert par Georg Brandt en 1735. De l'allemand kobald (lutin). Son nom lui vient d'une superstition : si un minerai était difficilement transformable en métal, les lutins en étaient la cause. Il est peu abondant dans la croûte terrestre et on le trouve à l'état de traces dans les eaux naturelles. Les principaux minerais sont la cobaltine (CoAsS), l'érythrine [(CoNi)3.(AsO4)2.8H2O], la linnéite (Co3S4) et la smaltine (CoAs2). Il est utilisé dans les alliages, comme l'acier en cobalt (70 % Fe, 3 % Cr, 10 % Co, 17 % W) pour l'élaboration de turbines, de lames de rasoir, d'outils de découpage à grande vitesse, de matériaux haute résistance. L'oxyde de cobalt et certains de ses sels sont utilisés dans l'industrie du verre comme pigments. L'isotope 60Co est employé comme source de rayons gamma dans les thérapies du cancer. Chez l'homme, c'est l'atome central des cobalamines (vitamine B12).
Connu depuis des temps très anciens (environ 9 000 ans avant JC). Du latin cuprium (le bronze de Chypre). Il était le symbole de vénus. C'est un métal que l'on trouve à l'état natif. On le trouve aussi dans la chalcopyrite (CuFeS2), la chalcosine (Cu2S), la malachite (Cu2CO3(OH)2) et la cuprite (Cu2O). C'est le meilleur conducteur métallique de chaleur et d'électricité après l'argent, il est résistant à la corrosion et est malléable, ce qui en fait après l'aluminium le métal non ferreux le plus utilisé en métallurgie. Il est utilisé dans la confection de câbles électriques, de céramiques, de matériel de cuisine (casseroles...), de supraconducteurs, dans l'électronique, et dans les alliages. Les alliages les plus connus sont le bronze (5 % Sn, 95 % Cu), le laiton (30 % Zn, 70 % Cu), l'amalgame dentaire (70 % Hg, 30 % Cu), le cupronickel (25 % Ni, 74 % Cu), l'or de frappe (90 % Au, 10 % Cu). Certains de ses sels possèdent une activité antibactérienne : le sulfate cuivre pentahydraté est utilisé comme fongicide (pour protéger le raisin dans sur les vignobles par exemple) et comme algicide pour purifier l'eau.
Il est essentiel chez l'homme comme chez les végétaux et les animaux et intervient dans de nombreux processus biologiques (synthèses d'hormones, de l'hémoglobine, du collagène, de la myéline (nerfs), de l'élastine (artères), des mélanines (pigmentation), croissance, métabolisme cérébral...). La maladie de Menkès est une maladie héréditaire fort heureusement rare qui se traduit par des carences en cuivre dans le foie et qui entraîne de ce fait de graves troubles du métabolisme. Un excès de cuivre est nocif pour l'organisme. La maladie héréditaire de Wilson, rare elle aussi, est un trouble de l'élimination du cuivre, provoquant une accumulation de cuivre dans le foie, ce qui se traduit par une cirrhose et une dégénérescence cérébrale. Il n' y a pas de cuivre à l'état libre dans l'organisme et on le trouve sous forme de nombreuses métalloprotéines (azurine, plastocyanine, superoxyde dismutase, lysyloxydase, céruloplasmine, hémocyanine...) ou comme cofacteur avec des complexes métalloprotéiques (cytochromoxydase, albumine...). Dans les globules rouges, sa forme active est la superoxyde dismutase qui est une cuproenzyme qui lutte contre les radicaux libres. La lysyloxydase assure la première étape de la biosynthèse du collagène et de l'élastine, elle est présente dans l'aorte et les cartilages. Le cuivre est le cofacteur de la cytochromoxydase qui est impliquée dans la respiration cellulaire.
Connu depuis des temps très anciens (entre 1 800 et 700 ans avant JC). Du latin stannum (l'étain). Il était le symbole de jupiter. Il est très peu abondant dans la croûte terrestre (0.002 %). On le trouve sous forme de dioxyde d'étain SnO2 dans la cassitérite. Il est utilisé dans de nombreux alliages : le métal anglais (85 % Sn, 15 % Sb) et le métal antifriction (70 % Sn, 7 % Sb, 20 % Pb, 3 % Cu) pour les objets métallifères, les bronzes (90 à 95 % Cu, 4 à 9 % Sn, 0 à 2 % Zn ou P), ou la soudure (70 % Sn, 30 % Pb). On le trouve aussi dans les peintures pour bateaux et pétroliers, les essuie-glaces antigel (sels d'étain), les mordants pour imprimerie (SnCl2). Il se trouve dans les poissons, les viandes, les légumes (épinards, asperges, petits pois...). Il est naturellement présent dans le foie, les reins et les os. Il semblerait qu'il intervienne dans la croissance. Il est toxique à doses élevées. On sait peut de choses sur le rôle de l'étain dans l'organisme. On sait que l'action de certains sels stanneux diminue l'absorption intestinale du fer, du cuivre et du calcium et qu'il modifie l'activité du calcium dans les os et le cortex.
Connu depuis des temps très anciens (entre 700 et 50 ans avant JC). Du latin ferrum (le fer). Il était le symbole de mars. Pour les grecs et les romains, le fer était symbole de force, et leurs guerriers en absorbaient (Mars, Dieu de la guerre). C'est le quatrième élément le plus abondant dans la croûte terrestre (4.7 %). Il est sensible à l'oxydation (donne de la rouille). On le trouve sous forme d'hématite (Fe2O3), de magnétite (Fe3O4) et de sidérite (FeCO3). Il est utilisé dans de nombreux alliages dont l'acier doux (99.6 % Fe, 0.4 % C) pour la tôlerie, l'acier d'outillage (90 % Fe, 7 % Mo, 3 % Cr) pour les ciseaux, les forets, et les marteaux, la fonte (95 % Fe, 3 % C) pour la fonderie et les pièces de machines, l'invar (63.8 % Fe, 36 % Ni, 0.2 % C) pour les ressorts de réveils et de montres. Le fer dans l'organisme métabolise l'oxygène (le dioxygène) et intervient dans les transferts d'électrons par l'intermédiaire de très nombreuses protéines.
L'hémoglobine (protéine tétramérique à fer hémique) contenue dans les globules rouges du sang, transporte le dioxygène des poumons vers les muscles et le transfère à la myoglobine (protéine monomérique à fer hémique) qui est spécifique des muscles et qui le stocke. Le dioxygène oxyde alors le glucose (réaction exothermique : libération d'énergie), et l'hémoglobine transporte vers les poumons, le dioxyde de carbone dégagé lors de la réaction. Le corps humain contient 4 à 5 g de fer chez l'homme et 2.5 à 3 g chez la femme : 60 % dans l'hémoglobine (sang), 30 % dans la ferritine et l'hémosidérine (cellules), 3.5 % dans la myoglobine (muscles), le reste se répartissant entre les cytochromes, catalases et peroxydases (mitochondries) et les transferrines. Lors d'une intoxication au monoxyde de carbone CO, ce dernier vient se fixer sur le fer pour former un complexe plus stable que le complexe avec le dioxygène. Le seul moyen d'éviter l'asphyxie est de soumettre très rapidement le sujet intoxiqué à du dioxygène sous haute pression afin de détruire le complexe et rétablir le processus respiratoire.
Les cytochromes sont des protéines hémiques à transferts d'électrons qui interviennent dans la respiration cellulaire, c'est à dire dans les processus de production de l'ATP. Lors d'une intoxication au cyanure, c'est au niveau du fer hémique que celui-ci vient se fixer pour former un complexe très stable, cette réaction, contrairement à l'intoxication par le monoxyde de carbone, est irréversible et le sujet succombe à une asphyxie interne.
Les catalases et les peroxydases qui sont des enzymes à grand pouvoir oxydant assurent la protection contre les radicaux libres.
Il a été découvert par Henri Moissan en 1886. Du latin fluor (écoulement) ou fluere (couler). Il est relativement abondant dans la croûte terrestre (0.07 %). On le trouve dans la fluorine (CaF2), la cryolithithe (Na3AlF6) mais souvent associé aussi à des phosphates, comme dans les fluorapatites [Ca5(PO4)3F)]. Il est utilisé dans la réfrigération, la climatisation et la fabrication d'aérosols (fréons), les plastiques (téflon), les substituts du sang, les gaz d'isolation pour transformateurs électriques (SF6), les dentifrices. C'est un élément essentiel de la structure des os et des ligaments, et dans la protection des dents contre les caries (activité antibactérienne et renforcement de la structure phosphatée des dents). Il interviendrait dans l'activation ou le blocage de certaines enzymes.
Elle a été découverte par Bernard Courtois en 1811. Du grec iôdês (violet). L'iode se sublime très facilement pour donner un gaz violet toxique I2 (comme les autres halogènes, il n'existe pas à l'état naturel sous cette forme). On le trouve en grande proportion dans l'eau de mer et dans les organismes marins (algues, poissons, crustacés, coquillages...) sous forme de iodures. Les iodures sont utilisés en photographie (teintures), en industrie (catalyseurs), en médecine (antiseptiques en solution dans l'alcool), dans les lampes halogènes (l'iode prolonge la durée de vie des filaments). Il est indispensable au fonctionnement de la thyroïde puisqu'il rentre dans la composition des hormones sécrétées par celle-ci (la tri-iodothyronine et la thyroxine). C'est un très bon remède contre les goitres. En cas d'accidents nucléaires (où de l'iode radioactive s'échappe des réacteurs), des comprimés à base d'iode sont donnés à la population afin de saturer la thyroïde en iode et éviter une intoxication à l'iode 127I qui est un isotope radioactif. Cet isotope est également utilisé pour étudier le fonctionnement de la thyroïde. Deux autres isotopes (123I, 131I) sont utilisés en radiothérapie et pour les radiodiagnostics. Les hormones thyroïdiennes agissent sur le développement et la différenciation cellulaire du fœtus, le développement des tissus, du squelette, influencent la synthèse des globules rouges, des lipides (et de leur dégradation), la régulation de la synthèse des protéines, du glycogène, de la température corporelle, modifient le métabolisme du sucre, et augmentent la filtration du rein, le débit cardiaque...
Il a été découvert par Johan Arfvedson en 1817. Du grec lithos (la pierre). Il est contenu dans la croûte terrestre (0.006 %) sous forme de minerais comme l'amblygonite [LiAl(F,OH)2PO4], la lépidolite [KLiAl(F,OH)2Si4O10], la pentalite (LiAlSi4O10), et le spodumène (LiAlSi2O6). Le lithium est utilisé dans les piles électrochimiques, dans le verres spéciaux (télescopes), dans les systèmes de climatisation et les humidificateurs (bromure et chlorures de lithium), comme lubrifiant à haute température (stéarate de lithium), dans le contrôle de l'humeur et pour soigner les maniaco-dépressifs (carbonate de lithium, gluconate de lithium). Un excès de lithium entraîne des troubles nerveuses, des vomissements, diarrhées...
Il a été découvert par Antoine Bussy en 1829 (on dit aussi que c'est Joseph Black qui l'aurait découvert en 1755 et Humphry Davy qui l'aurait isoler en 1808). Vient de magnesia qui est une région de Grèce où il a été découvert la première fois dans un minerai.
On le trouve dans la croûte terrestre (2 à 3 %) sous forme de minerais comme la magnésite (MgCO3), la dolomite [(CaMg(CO3)2], la carnallite (KCl.MgCl2.6H2O), la kiesérite (MgSO4.H2O), et sous forme de sel (chlorure de magnésium MgCl2) dans les océans et les mers. Il est très utilisé dans les alliages, souvent avec l'aluminium pour élaborer des vélos ou des avions légers. Le magnésium métal est utilisé dans les spectacles pyrotechniques. Son oxyde, la magnésie est réfractaire et utilisé comme couche protectrice dans les hauts fourneaux. Les sels de magnésium sont utilisés en pharmacie comme laxatifs (sulfate de magnésium heptahydraté...) et comme antiacides (hydroxyde magnésium...).
Le magnésium régule le stockage et l'utilisation de l'énergie (il contribue à la synthèse des molécules d'actine dans le muscle et de l'ATP). Il est le co-catalyseur de plus de 300 enzymes intervenant dans le métabolisme des sucres, des protéines, des acides nucléiques et des graisses et il est indispensable au fonctionnement du système nerveux (il permet la fixation de certains neuromédiateurs sur les neurones). Il a également un rôle structural très important car il est présent dans les membranes où il est lié aux phospholipides et où il régule la perméabilité de la membrane. Il assure une stabilité de la structure des mitochondries, des ribosomes et il contrôle l'intégrité de l'ADN dans les noyaux. Il intervient également au niveau de la croissance des os, il protège contre le stress, les allergies, les inflammations, et les problèmes cardiaques... C'est le métal de la chlorophylle, pigment indispensable à la respiration des plantes. On le trouve dans le chocolat car il est contenu en abondance dans le cacao.
Il a été découvert par Johan Gahn en 1774. De l'italien manganese et du latin magnes (aimant). Il est présent dans la croûte terrestre (0.085 %) sous formes de minerais, le plus souvent des oxydes et des carbonates : la cryptomélane (KMn8O16), l'hausmannite (Mn3O4), la manganite (MnO(OH)), la pyrolusite (MnO2), la rhodochrosite (MnCO3). Il forme des alliages ferromagnétiques avec l'aluminium et l'antimoine, et le manganin avec le cuivre (2 % Ni, 82 % Cu, 16 % Mn), utilisé dans les résistances éléctriques. Ses oxydes comme le permanganate de potassium (KMnO4) sont de puissants oxydants. Le dioxyde de manganèse MnO2 est utilisé dans l'industrie du verre pour donner une couleur améthyste, ou pour décolorer le verre par réaction avec des impuretés comme le fer.
Dans le règne végétal il contribue à la synthèse chlorophyllienne, et chez l'homme et les animaux, il est contenu dans de nombreuses enzymes et intervient également comme coenzyme surtout dans les mitochondries. Parmi les enzymes on peut citer, la pyruvate carboxylase qui intervient dans le métabolisme du glucose, la phosphatase alcaline, nécessaire à la synthèse de l'insuline, l'arginase qui catalyse la formation d'urée à partir d'ammoniac et la farnésyl synthétase qui intervient dans la production des hormones sexuelles. Il participe également à la synthèse de la prothrombine (coagulation), des protéines, et du cholestérol.
Connu depuis des temps très anciens. Du latin hydragyrum (argent liquide) et de mercurius (messager des dieux romains). Il était le symbole de la planète mercure. On le trouve sous forme de cinabre (HgS) qui était d'ailleurs utilisé par les romains et les grecs comme pigment (rouge vermillon) et très prisé par les chinois et les égyptiens. Le mercure (métal) est présent dans les océans et certains microorganismes peuvent fabriquer à partir de ce dernier, des dérivés encore plus toxiques comme les méthylmercuriques. Le mercure est utilisé pour extraire l'or des minerais, en électrochimie comme électrode (calomel Hg2Cl2), les amalgames dentaires (70 % Hg, 30 % Cu), et était utilisé dans les interrupteurs électriques, les batteries, les lampes à vapeur de mercure, les détonateurs d'explosifs (fulminate de mercure Hg(CNO)2), les feux de Bengale (HgCl2), les peintures de bateaux (HgO), les thermomètres. La très grande toxicité du mercure et de ses dérivés implique une baisse logique et obligatoire de ses utilisations sur le marché : piles, thermomètres...une polémique est née depuis de nombreuses années sur l'utilisation du mercure dans les amalgames dentaires et la possibilité de relargage du métal dans le corps.
On le trouve naturellement dans le corps humain et heureusement en infimes quantités et il est très peu probable qu'il ait un rôle bénéfique...la source d'apport du mercure est principalement les poissons, coquillages, crustacés, puisqu'ils se nourrissent de microorganismes, de planctons et d'algues.
Les composés les plus toxiques sont les alkyles mercuriques (diméthylmercure et diéthylmercure...). Une intoxication au mercure entraîne des atteintes oculaires, auditives, nerveuses pouvant aller jusqu'à la paralysie ou la mort.
Il a été découvert par Peter Hjelm en 1781. Du grec molybdos (le plomb). On le trouve dans les roches volcaniques, les calcaires, les schistes et la croûte terrestre en contient (environ 0.0014 %). Le minerai le plus courant est la molybdénite (MoS2), et on le trouve aussi dans la wulfénite (PbMoO4) et la powellite [Ca(Mo,W)O4]. Il est utilisé comme électrode dans les fours électrique à verre, sous forme d'alliages comme l'acier d'outillage (90 % Fe, 7 % Mo, 3 % Cr), et certains de ses dérivés sont utilisés comme catalyseurs ou pour fabriquer des peintures, des lubrifiants haute température (MoS2) et des engrais.
Il est indispensable à la vie animale et végétale. Il a une grande capacité catalytique dans la fixation de l'azote chez les plantes (la nitrogénase contient 2 atomes de molybdène et un de fer) et il permet ainsi la synthèse des protéines végétales. Sa présence dans les engrais permet ainsi l'assimilation des nitrates contenus dans les engrais par les végétaux. Chez l'homme, il est présent dans plusieurs enzymes comme la sulfite oxydase qui catalyse le métabolisme de la méthionine et de la cystéine dans les mitochondries, la xanthine oxydase qui assure la régulation des bases puriques, l'aldéhyde oxydase qui dégrade certaines molécules toxiques dans le foie. Il réduit également le risque de caries dentaires, favorise la maturation du système nerveux, l'absorption de fer par l'intestin.
Il a été découvert par Axel Cronstedt en 1751. Du suédois kuppar (le cuivre) et de l'allemand kupfernickel (le cuivre du diable). On le trouve dans certains minerais associé à du fer et du magnésium comme la pentlandite [(Ni,Fe)9S8], la garniérite [(Ni,Mg)6Si4O10(OH)2]. On le rencontre aussi dans d'autres minerais de faible abondance : la niccolite (NiAs) dont il a été extrait pour la première fois, la chloanthite (NiAs2), la millerite (NiS). Il sert de catalyseur à de nombreuses réactions chimiques comme le nickel de Raney ou celui de Sabatier pour l'hydrogénation catalytique d'alcènes, ou des huiles végétales (esters non saturés) pour les rendre comestibles (margarines)..., ou rentre dans la composition d'alliages résistants à l'oxydation. Les alliages les plus connus sont le cupronickel (74 % Cu, 25 % Ni) pour les pièces de monnaie, le monel (35 % Cu, 65 % Ni) pour les récipients résistants à l'acide, le mumétal (17 % Fe, 78 % Ni, 5 % Cu) et le permalloy (21.5 % Fe, 78.5 % Ni) pour le bobinage de transformateurs, le nichrome (20 % Cr, 80 % Ni) pour les résistances électriques, l'élinvar (52 % Fe, 36 % Ni, 12 % Cr) et l'invar (63.8 % Fe, 36 % Ni, 0.2 % C) pour les ressorts de réveils et de montres...
C'est un métal fortement toxique comme bon nombres de ses dérivés. Il est présent dans les plantes et les animaux. Il interagit avec de nombreuses hormones (prolactine, insuline, adrénaline, l'hormone anti-diurétique...) et enzymes, il participe à la synthèse de la mélanine et des pigments de la peau, et il aurait un rôle structural dans les membranes cellulaires comme dans l'ADN et les ARN où il se trouve en forte concentration.
Connu depuis des temps très anciens (environ 9000 ans avant JC). Du latin aurum (l'or). Il était le symbole du soleil. On le trouve surtout sous forme native mais aussi dans le quartz et la pyrite. Il est utilisé dans la bijouterie, les couronnes dentaires, ou en médecine comme par exemple pour traiter de l'arthrite rhumatoïde (auranofine). L'or est également utilisé pour la confection de satellites (bon réflecteur de radiations infrarouges), comme électrodes en biochimie et en médecine...Il est présent dans le corps naturellement.
Il a été découvert par Henning Brand en 1669. Du grec phôsphoros (lumineux). Ce nom provient du fait que le phosphore blanc s'oxyde lentement à l'air et cette réaction d'oxydation s'accompagne d'une phosphoresce et qui se voit bien dans l'obscurité. On le trouve dans l'écorce terrestre (0.12 %) sous forme d'apatites [Ca5(PO4)3(OH,F,Cl)]. Le phosphore blanc P4 (très réactif et très toxique) est obtenu par réduction en four électrique des apatites, il est ensuite conservé sous atmosphère inerte. Le phosphore rouge (moins réactif et moins toxique que le phosphore blanc) est obtenu par chauffage sous gaz inerte du phosphore blanc. Le phosphore rouge est utilisé pour la pyrotechnie, les allumettes et les bombes fumigènes. Les dérivés du phosphore (oxydes, oxacides, phosphates, dérivés organophosphorés) ont de très nombreuses applications comme agent de dessication (P2O5), comme couches protectrices anticorrosion (phosphate de zinc), engrais (phosphates, P2O5), détergents (phosphates et organophosphorés), traitement des eaux (phosphates et polyphosphates pour détartrer et adoucir l'eau), insecticides (organophosphorés) et toxiques de guerre (hélas...organophosphorés)...
Le phosphore est présent dans le corps humain en grande proportions, il est présent sous forme d'apatites dans les os et les dents. Il est aussi présent dans les adénosines di et triphosphates (ADP et ATP), indispensables au métabolisme des êtres vivants ainsi comme dans les acides nucléiques (ADN et ARN) contenant toutes les informations nécessaires à la constitution et au fonctionnement des organismes vivants.
Connu depuis des temps très anciens. Du latin plumbum (le plomb). Il était le symbole de saturne. On peut le trouver à l'état natif mais aussi et surtout sous forme de minerais comme la galène (PbS), l'anglésite (PbSO4), la cérusite (PbCO3), la mimétésite [Pb5(AsO4)3Cl], le minium (Pb3O4) et la pyromorphite [Pb5(PO4)3Cl]. Le plomb est un métal très toxique. Il était utilisé dans les anciennes canalisations d'eau (et doit être remplacé pour celles qui existent encore). On l'emploie aussi comme écran anti-radiations et gants pour radiologues, comme isolant phonique, dans les accumulateurs, dans les conteneurs de liquides corrosifs. L'oxyde de plomb PbO est ajouté au verre pour élaborer le "cristal" et pour la confection de lentilles car il augmente l'indice de réfraction. Les alliages à base de plomb sont nombreux comme l'alliage pour caractères d'imprimerie (75 % Pb, 15 % Sb, 10 % Sn), la soudure (70 % Sn, 30 % Pb), le métal antifriction (70 % Sn, 7 % Sb, 20 % Pb, 3 % Cu) pour les objets métallifères, et les étains (80 % Sn, 20 % Pb).
Les pigments à base de plomb sont aussi très courants : le blanc de plomb [2PbCO3.Pb(OH)2], le jaune de chrome (PbCrO4), et le rouge de plomb (Pb3O4). Le tétracétate de plomb (CH3CO2)4Pb est utilisé dans l'oxydation des a-diols, alors que le diacétate de plomb (CH3CO2)2Pb était utilisé par les romains pour son goût sucré (ils faisaient bouillir du jus de raisin ou du vin aigre dans des casseroles de plomb), les tétraalkyles de plomb comme le tétraéthylplomb sont utilisés dans les carburants des voitures comme agents anti-cognements (améliorent l'indice d'octane). En raison de sa forte toxicité, le plomb est de moins en moins utilisé. On le trouve naturellement en très faible proportion dans les tissus de l'homme.
Il a été découvert par Humphry Davy en 1807. De l'anglais potash (potasse) et du latin kalium. Il fut isolé pour la première fois sous forme de potasse (d'où son nom). On le trouve dans la croûte terrestre (2.1 %). Les principales sources sont la potasse (KOH), la carnallite [KCl.MgCl2.6H2O], la sylvine (KCl) et la sylvinite (KCl.NaCl). Le potassium est un métal (solide) qui est utilisé avec le sodium sous forme liquide dans le refroidissement dans centrales nucléaires. Les sels de potassium comme la potasse KOH, le chlorure de potassium KCl, le sulfate de potassium K2SO4 ou encore son hyperoxyde K2O sont utilisés comme engrais et fertilisants dans l'agriculture.
Chez l'homme, l'ion potassium K+ se trouve dans les liquides intracellulaires, il régule l'entrée du sodium dans les cellules (pompes à sodium), et il est aussi très important dans le fonctionnement du système nerveux.
Il a été découvert par Robert Bunsen et Gustave Kirchhoff en 1861. Du latin rubidus (rouge brun). Son nom vient du fait que son spectre d'émission présente deux raies rouges. On le trouve dans les eaux (mer, lac, source) et dans la croûte terrestre (abondant) sous forme de carnallite, leucite, lépidolite, pollucite, zinnwaldite. Il est utilisé comme composant dans le cellules photoélectriques, comme absorbeur d'oxygène dans les tubes de vide, l'industrie du verre (oxyde de rubidium).
Son rôle dans le corps est peu connu. Certains de ses sels sont utilisés comme médicaments. Par exemple le rubidium, dont les caractéristiques physico-chimiques sont proches de celle du potassium peut remplacer en partie ce dernier, dans les liquides intracellulaires au niveau des stocks de potassium, au niveau des pompes à sodium (le potassium régule l'entrée du sodium). Le rubidium accroît l'utilisation, la synthèse et la libération de la noradrénaline. L'isotope radioactif 86Rb, sert à mesurer le flux sanguin. Les isotopes les plus abondants sont les 85Rb (72 %) et 87Rb (28 %), ce dernier étant radioactif comme le 86Rb.
Il a été découvert par Jons Berzelius en 1817. Du grec selênê (la Lune). Le sélénium est absorbé facilement par les plantes et on le trouve aussi dans les poissons, fruits de mer, viandes, céréales... il est très peu abondant dans l'écorce terrestre, on le trouve cependant dans la crookésite, et la clausthalite et associés à de nombreux sulfures. Il est surtout extrait comme produit secondaire de l'électro-raffinage du cuivre. Il est utilisé dans les cellules photoélectriques et solaires, les composants microélectroniques et les photocopieurs. En faible quantité il décolore le verre alors qu'en grande quantité, il lui donne une couleur de rubis.
C'est un composé toxique mais une carence en sélénium provoque une maladie du cœur, des cancers. Il est donc indispensable à la vie. Il sert de coenzyme à la gluthation peroxydase des globules rouges humains. C'est en duo avec cette enzyme qu'elle lutte en partie contre les radicaux libres en les détruisant, et lutte contre le vieillissement (en interaction avec la vitamine E). Le sélénium diminue aussi les effets toxiques du cadmium et du mercure, il a un rôle d'inducteur dans la synthèse des hèmes, il intervient dans la spermatogenèse, l'agrégation plaquettaire, la vasodilatation. Certains dérivés organiques contenant l'isotope 75Se sont utilisé comme traceurs pour le diagnostic de cancers et l'exploration du pancréas et de la parathyroïde.
Il a été découvert par Jons Berzelius en 1824. Du latin silicis (silex). Le silicium est après l'oxygène, l'élément le plus abondant dans la croûte terrestre (28 %). Le silicium est à l'écorce terrestre ce que le carbone est pour les êtres vivants. On le trouve sous forme de silicates et d'aluminosilicates (le talc, l'argile, le granit, le mica, l'asbeste), ou en tant que silice SiO2 (sable, silex, quartz, agates). Les applications du silicium sont énormes. Le sable est à la base de l'industrie du verre, des céramiques et du ciment, l'argile est utilisé dans la confection de briques, de céramiques (du grec keramos : argile). Le silicium (pur) est utilisé en électronique dans la composition de puces électroniques, de cellules solaire ou de transistors, du fait de ses très bonnes propriétés semi-conductrices. Les silicates et aluminosilicates sont utilisés comme insecticides ou en cosmétologie (talc), comme isolant électrique (mica), dans les boues de forage (montmorillonite), comme dessiccateurs, échangeurs d'ions, catalyseurs ou épurateur d'eaux calcaires (zéolithes), le carbure de silicium est un matériel très dur, abrasif et semi-conducteur. Les silicones sont des polymères très largement utilisés. Certains de ses composés dont les halogénures sont très toxiques. L'amiante ou asbeste [Mg6(Si4O10)(OH)4]n qui est un textile minéral incombustible est également un bon exemple de toxicité de par ses effets cancérigènes (asbestose).
Le silicium est présent chez les plantes et les animaux sous forme de fibres. Il se trouve dans les tissus conjonctifs (collagène), cartilagineux, tendineux, osseux (participe à la calcification) et participe à leur biosynthèse.
Il a été découvert par Humphry Davy en 1807. De l'anglais soda (carbonate de sodium) et du latin natrium (soda). C'est le sixième élément le plus abondant dans le croûte terrestre (2.4 %). On le trouve surtout comme sel de roche NaCl (halite), mais aussi sous forme de cryolithe (Na3AlF6), de sodalite (Na8Al6Si6O24Cl2), ou encore de trona [Na3(CO3)(HCO3).2H2O] mais aussi dans la mer. Le sodium métal est obtenu par électrolyse de chlorure de sodium fondu. Il est utilisé dans les lampes, dans l'industrie nucléaire comme agent refroidissant, en synthèse organique et organométallique, comme agent réducteur et intermédiaire réactionnel, ou encore comme agent domestique : sel de table (NaCl), bicarbonate de soude (NaHCO3) et la soude caustique (NaOH).
Dans le corps, il est présent dans les liquides intracellulaires et extracellulaire.
Connu depuis des temps très anciens. Du latin sulfur (le soufre). On le trouve à l'état natif sous forme cristalline de cyclooctasoufre S8 autour des volcans et des sources d'eau chaude, dans les minerais sous forme de sulfures ou de sulfates, comme le cinabre (HgS), la galène (PbS), les pyrites (FeS2), la molybdénite (MoS2), la sphalérite (ZnS, blende ou wurtzite), l'anglésite (PbSO4), la célestine (SrSO4), le gypse (CaSO4.2H2O), et la kiesérite (MgSO4.H2O) ou encore sous forme de sulfure d'hydrogène H2S (gaz nauséabond) dans les gaz naturels et le pétrole. On le rencontre également dans l'océan sous forme d'ion sulfate SO42-. Les applications du soufre sont nombreuses : vulcanisation des élastomères (caoutchouc naturel et synthétique), la fabrication de sulfure de carbone CS2 (solvant), d'hydrogénosulfites (HSO3-), de thiosulfates S2O32- (électrochimie, opération de fixage en photographie), de l'acide sulfurique (composé fondamental aux très nombreuses applications), de fongicides, de nombreux médicaments (organosoufrés comme la pénicilline...), dans le traitement du mildiou et de l'oïdium...
Dans le corps humain le soufre est très important de par sa présence dans deux acides aminés (cystéine et méthionine), il est présent dans de nombreuses protéines où il joue un rôle dans le site actif des métalloprotéines où il est lié à des métaux (Fe, Mn, Zn...) ou conformationnel par la formation de ponts disulfures (cheveux...). En coiffure, les permanentes sont basées sur la destruction puis la reconstruction des ponts dissulfures.
Il a été découvert par Humphry Davy en 1808. Vient de Strontian (un village d'Ecosse où A. Crawford trouva pour la première fois en 1790, un minerais, la strontianite, qui contenait l'élément). Les principales sources de strontium sont la strontianite (SrCO3) et la célestine (SrSO4). Le strontium est ajouté au verres des écrans de télévision, certains de ses sels, pour obtenir une couleur pourpre sont employés en pyrotechnie et dans les fusées lumineuses. L'isotope 90Sr est utilisé dans les piles nucléaires à longue durée de vie (stations météorologiques, bouées de navigation) car il est un émetteur puissant de particules b et il a une durée de demi-vie de 29 ans.
Il est présent dans le corps humain mais on ne sait pas si il a un rôle bénéfique.
Il a été découvert par William Gregor en 1789. Vient de Titan (en mythologique grecque, les titans étaient les fils d'Uranus, dieu du ciel et de Gaia, déesse de la terre). Le titane est assez courant dans l'écorce terrestre dans les roches éruptives et dans l'ilménite (FeTiO3), le rutile (TiO2), le sphène [CaTiSiO4(O,OH,F)]. Le titane est un métal qui résiste à la corrosion. Le titane est utilisé dans de nombreux alliages durs et légers pour les prothèses osseuses, l'industrie chimique, spatiale et navale, et le dioxyde de titane est utilisé comme pigment blanc pour les peintures.
Il est présent dans le corps humain mais on ne sait pas si il a un rôle bénéfique.
Il a été découvert par Nils Selfström en 1830. Vient de Vanadis (déesse de la beauté de la mythologie scandinave). C'est un métal qui existe dans nombreuses roches et nombreux minéraux sous différentes gammes de couleurs. On le trouve principalement dans la carnotite [K2(UO2)2(VO4)2.2H2O], la patronite (VS4), roscoelite, et la vanadinite [Pb5(VO4)3Cl] ainsi que dans le pétrole. Il est libéré dans l'atmosphère en grande quantité lors de la combustion des charbons et des mazouts et représente un risque de pollution. Il est utilisé pour la confection d'alliages spéciaux comme certains aciers (acier vanadium pour élaborer des ressorts et des matériaux résistants...). Le pentoxyde vanadium V2O5, est utilisé dans les céramiques.
On le trouve également dans les foies d'animaux (bœuf), les poissons, le pain, les céréales, les huiles végétales, les épinards...Il possède des activités activatrices ou inhibitrices de nombreuses enzymes. Il joue un rôle dans la synthèse du cholestérol, dans la régulation du métabolisme des sucres, dans la formation et la croissance du tissu osseux...
Connu depuis des temps très anciens. De l'allemand zinke (pointe) ou du perse seng (pierre). Il est présent dans la croûte terrestre (0.02 %), sous forme de calamine (ZnCO3), de franklinite (ZnFe2O4), le blende de zinc (ZnS), la sphalérite [(Zn,Fe)S], le silicate basique de zinc [Zn4Si2O7(OH)2.H2O]. Dans le monde vivant, on le trouve dans les huîtres, les viandes, les poissons, céréales, légumes...Sa résistance à l'oxygène et à l'humidité en font un matériel idéal pour les toitures, les canalisations d'eaux de pluies ou encore dans la protection du fer. Le zinc est le constituant de nombreux alliages : argent allemand (55 % Cu, 25 % Zn, 19 % Ni) pour les joailleries, le laiton (70 % Cu, 30 % Zn) qui était déjà utilisé par les grecs, les romains, et les chinois (1500 avant JC), le métal muntz (60 % Cu, 39 % Zn, 1 % Pb), le toc (90 % Cu, 10 % Zn), la soudure à braser (45 % Cu, 35 % Zn, 20 % Ag)...
L'oxyde de zinc (ZnO) est utilisé dans les cosmétiques, les pansements adhésifs, les ciments dentaires, les matières plastiques, les peintures, les piles....le sulfure de zinc (ZnS) de par ses propriétés phosphorescentes, est utilisé dans la fabrication d'écrans de télévision, de peintures lumineuses, les lumières...
Le zinc est également présent dans plus de 200 enzymes (anhydrase carbonique II, ...) : il intervient par leur intermédiaire, dans la régulation du métabolisme des acides nucléiques, de certaines hormones (insuline, gustine, le NGF facteur de croissance des nerfs), de certaines cellules du sang (plaquettes, macrophages, lymphocytes), de la vitamine A, dans la régulation de la cicatrisation, de l'activité de la prostate. Il augmente également l'affinité de l'hémoglobine pour l'oxygène, il intervient dans la vision (taux de zinc élevé dans la rétine) et sur le système nerveux central.