Éléments du groupe 3


Éléments du groupe 3

Terres rares

  1 2   3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba * Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra * Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
   
  * La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb  
  * Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No

Les terres rares sont un groupe de métaux aux propriétés voisines comprenant le scandium 21Sc, l'yttrium 39Y et les quinze lanthanides.

Ces métaux sont, contrairement à ce que suggère leur appellation, assez répandus dans l'écorce terrestre, à l'égal des métaux usuels. Leur nom vient du fait qu'on les a découverts au début du XIXe siècle dans des minerais (d'où le nom de « terres », utilisé à l'époque en français, langue des échanges internationaux, pour les oxydes) peu courants à cette époque : terres rares signifiait donc « minerais rares ».

Sommaire

Origine

Ils sont, la plupart du temps, présents simultanément dans les minerais tel que la bastnasite, la monazite, la loparite (niobiotitanate), l'apatite, le xénotime (orthophosphate) et les argiles latéritique. Leur abondance dans la croûte terrestre varie du cérium, le 25e élément le plus abondant (60 ppm), au thulium et au lutécium, les terres rares les moins abondantes (0,5 ppm). Sous forme élémentaire, les terres rares ont un aspect métallique et sont assez tendres, malléables et ductiles. Ils sont aussi généralement chimiquement assez réactifs, surtout à températures élevées ou lorsqu'ils sont finement divisés.

Monazite : orthophosphate de terres rares et de thorium, (TR,Th)PO4. C'est le plus abondant et également le principal minerai de thorium.

Bastnaésite : fluorocarbonate (TR)FCO3, sous-produit d'un minerai de fer.

Utilisation

Nombreux de ces éléments possèdent des propriétés uniques qui les rendent utiles dans de nombreuses applications (voir leur rubrique).

Toutefois, une part importante de la production de terres rares est utilisée en mélange.

Le mélange des métaux de terres rares appelé mischmétal est généralement riche en terres cériques. Du fait de cette importante proportion de cérium, il est incorporé dans les alliages pour pierre à briquet.

On l'utilise également comme catalyseur, pour le piégeage de l'hydrogène (réservoir) et comme composant d'accumulateurs (type NiMH).

L'oxyde d'yttrium Y2O3 est utilisé dans les alliages métalliques pour renforcer leur résistance à la corrosion à haute température.

Les oxydes de terre rare sont également utilisés comme pigments, en particulier pour le rouge (pour remplacer l'oxyde de chrome) et pour leurs propriétés fluorescentes, en particulier dans les lampes à décharge (néons, ampoules fluocompactes), les « filets » des lampes à gaz de camping, et comme photophores des écran cathodiques.

Précautions

Les utilisateurs professionnels courent des risques. Voir la brochure de l'INRS sur ce sujet : INRS ND 1881

Configurations électroniques des terres rares

Élément chimique Série chimique Configuration électronique
n° 21 Sc Scandium Métal de transition 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
n° 39 Y Yttrium Métal de transition 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d1
n° 57 La Lanthane Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 5d1 ( * )
n° 58 Ce Cérium Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f1 5d1 ( * )
n° 59 Pr Praséodyme Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f3
n° 60 Nd Néodyme Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f4
n° 61 Pm Prométhéum Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f5
n° 62 Sm Samarium Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f6
n° 63 Eu Europium Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f7
n° 64 Gd Gadolinium Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f7 5d1 ( * )
n° 65 Tb Terbium Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
n° 66 Dy Dysprosium Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f10
n° 67 Ho Holmium Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f11
n° 68 Er Erbium Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f12
n° 69 Tm Thulium Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f13
n° 70 Yb Ytterbium Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14
n° 71 Lu Lutécium Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d1
( * ) Exceptions à la règle de Klechkowski : lanthane 57La, cérium 58Ce, gadolinium 64Gd.

Article lié


  s1 s2 g f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6
1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
8 Uue Ubn * Ute Uqn Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq Uhp Uhh Uhs Uho
   
  g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 g11 g12 g13 g14 g15 g16 g17 g18  
  * Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto  


Métalloïdes Non-métaux Halogènes Gaz rares
Métaux alcalins  Métaux alcalino-terreux  Métaux de transition Métaux pauvres
Lanthanides Actinides Superactinides Éléments non classés
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