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Métal qui ne ternit jamais, symbole universel de richesse depuis l'aube des civilisations, l'or est l'un des rares éléments visibles à l'œil nu dans la nature. Sa couleur dorée unique, fruit d'effets relativistes quantiques, en fait le seul métal naturellement coloré en jaune.
La couleur jaune de l'or est un phénomène quantitatif unique en chimie, lié à la relativité restreinte. Les 79 protons du noyau d'or créent un champ électrique si intense que les électrons de cœur, pour maintenir leurs orbites, doivent se déplacer à ~58 % de la vitesse de la lumière. À cette vitesse, la masse relativiste des électrons 1s augmente, contractant les orbitales s et p internes. Par effet cascade, les orbitales d externes se dilatent — et l'or absorbe le bleu-violet du spectre, réfléchissant le jaune-rouge.
C'est pourquoi l'argent (Z=47, effets relativistes moindres) est gris-blanc et l'or (Z=79) est jaune. Ces effets relativistes donnent également à l'or son très bas potentiel d'ionisation pour son groupe (9,22 eV), expliquant sa stabilité chimique exceptionnelle. L'or est l'élément le moins réactif des métaux — il ne s'oxyde pas à l'air, ne rouille pas et résiste à tous les acides sauf l'eau régale (HNO₃ + HCl, 1:3).
1 g d'or peut être battu en une feuille de 1 m² (feuilles d'or à 100 nm d'épaisseur). Peut être étiré en un fil de 165 km. Le métal le plus malléable connu — dû à ses plans cristallins (111) qui glissent facilement.
3ᵉ meilleur conducteur électrique après l'argent et le cuivre. Conductivité thermique : 318 W/m·K. Utilisé dans les connecteurs électroniques de haute fiabilité (résistance à la corrosion garantissant contact permanent).
Non toxique, non allergène (sauf alliages Ni). Utilisé en chirurgie dentaire depuis l'Antiquité. Nanoparticules d'or (AuNP) en thérapie anticancéreuse, diagnostics et drug-delivery. Biodistribution maîtrisée par fonctionnalisation de surface.
Tout l'or de l'Univers est formé lors de la nucléosynthèse par capture rapide de neutrons (processus r) dans les fusions d'étoiles à neutrons (kilonovae). L'observation GW170817 (2017) a confirmé la synthèse d'or équivalente à plusieurs masses solaires en or pur.
L'or pur (24 carats) est trop mou pour la joaillerie ou les pièces de monnaie. Il est allié à d'autres métaux pour augmenter sa dureté, modifier sa couleur ou réduire son coût. Le titre de l'or exprime la pureté en millièmes (999/1000 = or fin) ou en carats (24 carats = 100%) :
L'or rouge ou rose est allié avec du cuivre (Au-Cu). L'or blanc contient palladium ou platine. L'or vert est un alliage Au-Ag ancien (électrum). L'or noir (galvanoplastie sur rhodium noir) est un usage récent en haute joaillerie. L'alliage Au-Pt est utilisé en catalyse industrielle.
Contacts et connecteurs en or dans tous les appareils critiques (cartes de circuits imprimés, puces, satellites). Un smartphone contient ~0,03 g d'or. La production mondiale d'électronique consomme ~300 t d'or/an.
35 000 t d'or dans les réserves des banques centrales mondiales. L'or reste un actif refuge en période de crise. Standard-or abandonné en 1971 (Nixon Shock) mais l'or reste l'étalon de valeur ultime.
Couronnes dentaires depuis l'Antiquité (Étrusques, -700 av. J.-C.). Sels d'or (auranofine) contre la polyarthrite rhumatoïde. Nanoparticules d'or : thérapie phothermique des tumeurs, agents de contraste IRM, diagnostics rapides (tests Covid).
Film d'or sur les visières des casques d'astronautes (réflexion IR). Revêtement des miroirs de JWST (18 miroirs béryllium dorés à ~100 nm). Protection thermique des satellites et sondes spatiales.
Nanoparticules d'or (1–5 nm) : catalyseurs actifs à basse température pour l'oxydation du CO, la synthèse de H₂O₂, la réduction des NOx. Paradoxalement, l'or massif est inerte mais l'or nanométrique est très actif (effet de taille quantique).
Feuilles d'or depuis l'Antiquité (dorure des icônes, dômes, cadres). Mosaïques byzantines (fond or). Dorure à la feuille de la Sainte-Chapelle, du Panthéon. Pigments : or musif (SnS₂), or de coquille (or en poudre dans la laque).
L'or est utilisé par l'humanité depuis au moins 7 000 ans — les plus anciens objets en or connus proviennent de la nécropole de Varna (Bulgarie, ~4 600 av. J.-C.). Sa rareté, son immuabilité et son éclat en ont fait le symbole universel de valeur et de divinité dans toutes les civilisations : Égypte ancienne (Toutankhamon), Grèce (légende de Midas, Toison d'Or), Rome, Aztèques, Incas.
La ruée vers l'or de Californie (1848) et d'Australie (1851) ont façonné les migrations mondiales du XIXe siècle. Les filons aurifères primaires (roches hydrothermales) et les placers (dépôts alluviaux) sont les deux formes d'extraction. Les principaux pays producteurs sont la Chine (370 t/an), l'Australie (320 t), la Russie (300 t), le Canada (195 t), et les États-Unis (170 t).
En chimie de coordination, le complexe [Au(CN)₂]⁻ (aurocyanure) est le fondement de l'extraction industrielle — l'or se dissout dans des solutions de NaCN en présence d'O₂ (procédé de cyanuration, inventé en 1887). Ce procédé, controversé pour sa toxicité environnementale, est progressivement remplacé par des méthodes à l'iodate ou au thiosulfate.