Terre rare

Définition

Les métaux d'une terre rare comprennent les éléments chimiques du sous-groupe 3 de la classification périodique (à l'exception de l'actinium) et les lanthanides inorganiques. 17 éléments forment les terres rares, un groupe de métaux aux propriétés similaires.

Bien qu'elles soient connues sous le nom de "terres rares", nombre d'entre elles ne sont pas du tout rares. Certaines se trouvent en abondance à la surface de la Terre.

Les terres rares (lanthanides) :

Dans le tableau périodique des éléments, les éléments de terres rares (REE) sont le groupe d'éléments de la ligne intitulée lanthanides et sont surlignés en bleu, mais comprennent également l'yttrium (Y) et le scandium (Sc) car ces éléments possèdent des propriétés chimiques et caractéristiques similaires.

Explications

Bien que presque tous les éléments du tableau périodique soient présents dans la croûte terrestre (la couche rocheuse externe de la Terre), leurs abondances absolues sont très variables.

On constate que certains métaux, aux noms familiers, comme l'aluminium (Al), le fer (Fe) et le cuivre (Cu) sont relativement abondants. Beaucoup d'éléments qui facilitent nos technologies modernes comme les éléments de terres rares (La à Lu) sont moins abondants mais pas nécessairement vraiment "rares", similaires en abondance crustale à l'étain (Sn), par exemple. Ils ne sont certainement pas aussi rares que les métaux précieux que nous connaissons le mieux, comme l'or (Au).

C'est la concentration de ces éléments par des processus géologiques naturels qui détermine si et où ils interviennent sous des formes suffisamment concentrées et dans des endroits suffisamment accessibles pour devenir une mine en activité économiquement viable et écologiquement acceptable.

Description et exemple

La terre rare est le nom commun de 17 éléments chimiques : scandium, yttrium et les 15 éléments du groupe des lanthanides (lanthane, cérium, praséodyme, néodyme, promis, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, tulium, ytterbium et lutétium). Il est à noter que dans cette classification, la série des actinides est exclue. Certains des éléments des terres rares portent le nom des scientifiques qui ont découvert ou élucidé leurs propriétés élémentaires, certains après leur découverte géographique.

Par exemple, l'ytterbium est le nom d'une terre rare du groupe des lanthanides, de symbole chimique Yb, de masse atomique 173,04 et de numéro atomique 70. Il est utilisé comme marqueur en nutrition animale car il n'est pas digéré. L'origine éthymologique est un lieu de Suède appelé Ytterby.

Bien que le nom de "terres rares" puisse conduire à la conclusion qu'il s'agit d'éléments rares dans la croûte terrestre, certains éléments comme le cérium, l'yttrium et le néodyme sont plus abondants. Ils sont classés "rares" car ils sont très rares à trouver sous forme pure, bien qu'il existe des gisements de certains d'entre eux dans le monde. Le terme "terre" n'est rien de plus qu'un mot archaïque qui se réfère à quelque chose qui peut être dissous dans l'acide. En d'autres termes, "terre" est un ancien nom pour les oxydes.

Applications

Le cérium est également un composant de l'alliage qui génère des étincelles dans les briquets mécaniques et les catalyseurs dans le processus Haber-Bosch de synthèse de l'ammoniac.

Des applications en synthèse organique de composés organométalliques de ces éléments sont actuellement à l'étude.

Dans la résonance magnétique nucléaire, on utilise des composés, par exemple du lanthane comme additifs pour séparer des composés signaux qui autrement seraient détectés ensemble.

Associés à des halogénures métalliques, ils sont utilisés dans la fabrication de lampes à décharge HMI (Hydrargyrum medium-arc iodide).

Radiodiagnostic

En outre, en radiodiagnostic, les terres rares sont utilisées comme matériau phosphorescent dans les écrans intensificateurs d'image (dans des châssis qui sont encore utilisés pour le développement de films, d'émulsions et de photographies).

L'expression terres rares est appliquée aux éléments du groupe IIIB du tableau périodique des éléments, de numéros atomiques (S) 21, 39 et57–71 Ces éléments sont des métaux de transition rares dans la nature. Les éléments des terres rares utilisés dans les écrans radiologiques sont le gadolinium (S = 64), le lanthane (S = 57) et l'yttrium (S = 39), qui fonctionnent comme un matériau phosphorescent.

Dans les formules suivantes des composés respectifs de cette propriété, un élément déclencheur est spécifié après les deux points :

• Oxysulfure de gadolinium (Gd₂O₂S : Tb), activé par le terbium (Z = 65). Une coloration verte est émise dont la longueur d'onde est de 540 nm.
• Oxysulfure de lanthane (La₂O₂S : Tb), activé par le terbium (Z = 65). Une coloration verte est émise dont la longueur d'onde est de 540 nm.
• Oxysulfure d'yttrium (Y₂O₂S : Tb), activé par le terbium (S = 65). Une coloration bleue de longueurs d'onde comprises entre 450 et 500 nm est émise.
• Oxybromure de lanthane (LaOBr : Tm), activé par le tulium (S = 69). Une coloration bleue de longueurs d'onde comprises entre 450 et 500 nm est émise.
• Tantalate d'yttrium (YTaO₄ : Tm), activé par le tulium (S = 69). Une coloration bleu-ultraviolet de longueurs d'onde comprises entre 450 et 500 nm est émise.

Les écrans de terres rares offrent un avantage unique par rapport aux écrans de wolframate de calcium : leur efficacité de conversion est plus élevée. Le but de la fabrication des écrans en terres rares est d'offrir différents niveaux de vitesse, bien qu'ils soient tous au moins deux fois plus rapides que leur alternative au wolframate de calcium. Cette amélioration de l'efficacité de conversion est obtenue sans perte de résolution associée.

Cependant, lorsque vous utilisez les écrans de terres rares les plus rapides - les "bruits" quantiques et radiographiques - peuvent devenir perceptibles. Comme ils sont plus rapides avec les écrans aux terres rares, il est possible que des facteurs techniques réduits soient appliqués, ce qui a une dose plus faible pour le patient.

En rapport avec "terre rare"

• ytterbium

  

  L'ytterbium est le nom d'une terre rare du groupe des lanthanides, de symbole chimique Yb, de masse atomique 173,04 et de numéro atomique 70.

• gaz noble

  

  Un gaz noble, ou gaz rare, est un gaz inerte chimiquement car, monoatomique, il est très faiblement réactif avec tout autre composé.

• lanthanide

  

  Un lanthanide est une terre rare métallique de numéros atomiques 57 à 71 dans un tableau périodique, allant du lanthane jusqu'au lutécium.

• atmosphère terrestre

  

  L'atmosphère terrestre est une enveloppe gazeuse entourant la terre, une atmosphère constituée par une série de couches superposées de densité décroissante...