Or - Définition

Étymologie

Le nom de l’or et le symbole Au viennent du latin aurum, qui a donné l'adjectif aurifère. Dans les anciens textes français, on le trouve parfois sous l'acception « aur » ; germ. gold, geld, gyld.

Propriétés

Cristaux d’or synthétisés

La couleur de base de l'or est jaune à reflets complexes que l'on connaît naturellement comme doré dans la langue française. Comme tous les métaux, l'or est un conducteur de courant, cependant moins bon que l'argent.

Par transparence au travers d'une feuille très fine, l'or apparaît vert.

Propriétés chimiques

L'or est un métal noble, ce qui le rend quasiment inaltérable, son état d'oxydation le plus commun est donc (0). Cependant, il peut former plusieurs composés, son nombre d'oxydation pouvant varier de (-I) à (+V) ; Au(I) et Au(III) sont majoritaires. Toutefois, sa relative inertie chimique le protège des attaques du dioxygène : l'or métallique ne se ternit pas et ne forme pas d'oxyde, à quelque température que ce soit ; et il résiste également à l'action de nombreux produits chimiques, dont la plupart des acides (seuls le cyanure et le mélange d'acides appelé eau régale peuvent le dissoudre).

Ion aureux

L'ion aureux Au(I) se rencontre sur des ligands doux tels que les thioéthers, les thiolates ou les phosphines tertiaires. Ses composés sont généralement linéaires.

Lors du traitement des sables aurifères par cyanuration, l'or est solubilisé sous forme du complexe dicyanoaurate Au(CN)₂^–, dans lequel se retrouve Au(I). Le dicyanoaurate de potassium est un sel incolore, soluble dans l'eau et très toxique.

Curieusement, les complexes aqueux de l'ion aureux sont rares. Les halogénures d'or binaires, comme AuCl, forment des chaînes polymères en zigzag, de nouveau propre à la coordination linéaire de Au(I). La plupart des médicaments à base d'or sont des dérivés de l'ion monovalent Au(I).

Ion aurique

L'autre forme courante de l'or oxydé est l'ion aurique Au(III). Il entre, par exemple, dans la composition du chlorure d'or(III), AuCl₃. Son dérivé est l'acide chloraurique, HAuCl₄, qui se forme quand l'or se dissout dans l'eau régale. Les complexes auriques sont typiquement configurés en carré plat, comme la plupart des composés avec une orbitale d⁸.

États d'oxydation moins communs : Au(-I), Au(II) et Au(V)

Fondu avec du césium, l'or forme de l'aurure de césium CsAu qui n'est pas un alliage, mais un composé ionique. L'atome d'or Au forme alors un ion négatif monochargé. Les propriétés de l'aurure sont similaires à celles d'un halogénure. Par exemple, CsAu cristallise dans le motif du chlorure de césium. Parmi les autres aurures, on compte ceux de rubidium, de potassium et de tétraméthylammonium (CH₃)₄N⁺.

Les composés de l'or (II) sont généralement diamagnétiques et présentent des liaisons Au-Au. C'est le cas dans [Au(CH₂)₂P(C₆H₅)₂]₂Cl₂. Un complexe remarquable de Au(II), le complexe tétraxénon-or(II), contient le xénon comme ligand : [AuXe₄](Sb₂F₁₁)₂.

Le pentaflurorure d'or est l'unique exemple d'Au(V), l'état d'oxydation le plus élevé pour cet élément.

Dans quelques composés de l'or apparaissent des liaisons aurophiles, qui décrivent l'interaction réciproque d'ions or à une distance trop longue pour constituer une liaison Au-Au covalente, mais plus courte que pour les forces de Van der Waals. La liaison aurophile est comparable à une liaison hydrogène en termes de force.

Alliages

L'or de joaillerie, c’est-à-dire mélangé à un ou plusieurs autres métaux pour augmenter sa rigidité, peut présenter des teintes blanches (or blanc) ou rouges (or rouge) selon le type d'alliage qui le constitue (argent, cuivre). Le standard des proportions varie d'un pays à l'autre, les États-Unis ou la Grèce utilisant l'or dit « à 14 carats », contenant 585/1 000 d'or. En France, « lorsqu'il s'agit de produits contenant de l'or, du platine, de l'argent ou du palladium, l'indication du prix doit être accompagnée de l'indication du métal précieux utilisé et de son titre exprimé en millièmes » ; précédemment, une distinction était faite entre « or » [18 carats (750/1 000) ou plus] et « alliage d’or » [moins de 18 carats (750/1 000)].

Pour de l'or 18 carats :

• l’or jaune est en principe constitué de 75 % d'or, de 12,5 % d'argent et de 12,5 % de cuivre ;
• l’or rose est normalement composé de 75 % d'or, de 20 % de cuivre et de 5 % d'argent ;
• l’or gris comporte habituellement 75 % d'or, de l'argent, du cuivre et parfois du palladium ;
• l'or blanc de joaillerie est un terme souvent utilisé pour parler de l'or gris. En France et en Europe, le nickel (qui entrait autrefois dans sa composition) est maintenant interdit, car source d'allergies. L'or blanc est donc recouvert d'une fine couche de rhodium (or « rhodié »), qui disparaît avec le temps, redonnant une couleur gris-jaune à l'or (il est en général possible de faire un nouveau bain de rhodium chez un bijoutier, pour quelques dizaines d'euros) ;
• l'or bleu est un alliage d'or et de fer. Un traitement thermique oxyde les molécules de fer à la surface du métal et lui donne sa couleur azur.

Pour la dorure à la feuille, l'alliage doit rester le plus mou possible. Quelques exemples de compositions :

^{[réf. nécessaire]}

Chaque batteur d'or a ses alliages propres qui s'écartent légèrement de ces standards.

De 1980 à nos jours, l'or utilisé dans les circuits électroniques des ordinateurs et téléphones portables est recyclé sous la forme de lingots, alliage d'or d'une teneur de 5 %.

Propriétés mécaniques

Les atomes d'or sont empilés selon une structure dite « cubique à faces centrées » (CFC). Cette structure cristalline présente beaucoup de plans cristallographiques denses. Or, la déformation plastique se fait par glissement des plans denses les uns sur les autres (comme les cartes à jouer d'un paquet). De manière générale, tous les cristaux cubiques à faces centrées sont ductiles (cas du plomb, de l'aluminium…).
La malléabilité de l'or est telle qu'avec une once (~31,10 g) de ce métal, il est possible d'obtenir une feuille de 8 m² (réduction à ~0,2 μm d'épaisseur).

L'or « pur » se déforme facilement à froid, par martelage ou par étirement (tréfilage, laminage), il se cisèle aisément. Il a de ce fait été utilisé très tôt pour fabriquer des bijoux et ornements, ou sous forme de fines feuilles pour « plaquer » des objets. Par exemple, à Paris, le dôme des Invalides est doré à la feuille. En revanche, n'ayant qu'une faible tenue mécanique, il n'a pas été utilisé pour faire des outils.

Un réseau cristallin d’atomes d’or chauffé à des températures dépassant un milliard de degrés ne fond pas mais au contraire devient plus résistant. Il voit son point de fusion augmenter temporairement. Ce paradoxe prédit théoriquement a été démontré expérimentalement. La collision de deux ions d'or projetés en sens inverse à une vitesse proche de celle de la lumière dans un accélérateur de particules forme un état extrême de la matière similaire à l'explosion initiale du Big Bang.

Conductions thermique et électrique

L'or est un excellent conducteur thermique et électrique, mais son coût (lié à sa rareté) limite ses utilisations.

En raison de cette caractéristique, de son inaltérabilité et de sa grande ductilité, il est utilisé pour réaliser des connexions, notamment dans certains composants électroniques, tels les microprocesseurs.

L'or est également utilisé allié avec du fer dans des thermocouples pour la mesure de températures inférieures à la température ambiante.