De nombreux objets fabriqués à partir de métaux, des bronzes antiques aux grandes machines qui grondent dans les usines modernes, en passant par les poids de lancer que l’on peine à lancer loin pendant les cours d’éducation physique, semblent être des « hommes forts », « lourds » et « solides ». Les matériaux métalliques n’ont-ils pas une « tenue » « élégante » ?
En réalité, ce n’est pas le cas. De nombreux métaux sont également « légers comme un papillon », tels que les alliages d’aluminium et de titane utilisés pour fabriquer des véhicules aérospatiaux tels que des avions et des satellites, ou les alliages de magnésium utilisés pour fabriquer des coques de téléphones portables et d’ordinateurs portables. Ils sont appelés alliages légers, c’est-à-dire des alliages avec une densité relativement faible. Leur densité est bien inférieure à celle des matériaux métalliques traditionnels tels que le cuivre et le fer. Après tout, personne ne voudrait porter un téléphone portable aussi lourd qu’un poids de lancer toute la journée.
Bien sûr, « léger » et « lourd » sont relatifs. En général, la densité de l’eau est d’environ 1 g/cm³. Même le magnésium, qui est très léger, a une densité de 1,7 g/cm³, ce qui est plus lourd que l’eau. Alors, y a-t-il des métaux encore plus légers que l’eau ?
Le tableau périodique des éléments contient près de cent métaux, dont trois ont une densité inférieure à celle de l’eau : le lithium, le sodium et le potassium. La densité du sodium est d’environ 0,97 g/cm³ ; celle du potassium est d’environ 0,86 g/cm³ ; tandis que celle du lithium n’est que de 0,53 g/cm³, ce qui est bien plus léger que l’eau, environ un cinquième de l’aluminium. Si l’on jetait ces trois métaux dans l’eau, ils ne couleraient jamais au fond. Cependant, comme le lithium, le sodium et le potassium sont très réactifs chimiquement, ils réagiraient violemment avec l’eau. En laboratoire, le sodium et le potassium ne peuvent être conservés que dans du kérosène, dont la densité n’est que de 0,8 g/cm³. Le sodium et le potassium peuvent couler dans le kérosène, isolés de l’air ; tandis que le lithium est trop léger, même le kérosène ne peut le « retenir », et il doit être confiné dans du cire solide.