Connaissez-vous les métaux appelés « terres rares » ? Les lanthanides sont des métaux présents partout, visibles en plusieurs couleurs et qui contribuent à rendre la vie plus facile. Ils font l’objet de recherches depuis des décennies et leur principale caractéristique est qu’ils se situent en bas du tableau périodique. Ci-dessous, découvrez ce qu’ils sont, leurs principales caractéristiques et propriétés exceptionnelles.
Que sont les Lanthanides ?
Les lanthanides sont des éléments chimiques du tableau périodique qui composent la période 6 . Ils sont appelés éléments de terres rares car ils se trouvent sous forme d’oxydes et font partie des éléments de transition internes. Il tire son nom de l’un des éléments qui le composent, le lanthane, et comprend 15 composés dont les numéros atomiques varient de 57 à 71.
Les membres de ce groupe sont les éléments : lanthane (La), cérium (Ce), praséodyme (Pr), néodyme (Nd), prométhium (Pm), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium. (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), lutécium (Lu), scandium (Sc) et yttrium (Y). Ils possèdent tous des électrons dans les orbitales f de la coquille 4 , et c’est précisément cette particularité qui les définit comme terres rares.
Éléments appartenant au groupe des lanthanides
- Lanthane (Le)
- Cérium (Ce)
- Néodyme (Nd)
- Prométhium (Pm)
- Praséodyme (Pr)
- Europium (UE)
- Gadolinium (Gd)
- Samarium (Sm)
- Dysprosium (Dy)
- Erbium (Er)
- Holmium (Ho)
- Terbium (Tb)
- Ytterbium (Yb)
- Lutécium (Lu)
- Tulio (Tm)
Caractéristiques des terres rares
Tout d’abord, il est important de souligner qu’il s’agit d’éléments très similaires les uns aux autres , en raison des liaisons qu’ils forment et parce qu’ils ont un état d’oxydation +3. De plus, ils sont abondants dans la croûte terrestre, la monazite en étant un exemple. Les autres faits saillants sont :
- Ils sont situés au bas du tableau périodique des éléments avec les actinides. Ils couvrent la période 6 du système périodique.
- La plupart partagent la structure chimique du lanthane, qui est moins chimiquement réactif et appartient au niveau d’énergie f.
- À mesure que son numéro atomique augmente, son rayon diminue . Bien qu’il ne s’agisse pas de grandes variations, elles s’accumulent, ce qui donne aux éléments du groupe d des rayons similaires. C’est ce qu’on appelle la contraction des lanthanides.
- On l’appelle terre parce que dans l’Antiquité, les oxydes étaient appelés ainsi , en raison de leur nature insoluble, de leur aspect amorphe et parce qu’ils ne changeaient pas leur état physique avec la chaleur.
- Le terme « rare » est dû à la faible concentration dans les matériaux à partir desquels ils ont été purifiés.
- Ce ne sont pas des éléments très toxiques , donc une ingestion accidentelle n’entraîne pas de conséquences mortelles pour l’organisme.
D’autre part, il est important de mentionner qu’ils ne se trouvent pas à l’état libre dans la nature, mais sous forme d’éléments tels que l’allanite, la loparite, la parisite, entre autres. Ils ont tous un aspect métallique et brillant .
Propriétés et utilisations des lanthanides
L’un des aspects qui retient le plus l’attention sont les caractéristiques physiques et chimiques des lanthanides . Ceux-ci incluent les effets luminescents et magnétiques résultant de la présence d’électrons de l’orbitale 4f. C’est pourquoi ils sont utilisés dans les équipements technologiques. Les aspects suivants peuvent être mis en évidence à partir de son comportement :
- Ils ont un effet magnétique . Les lanthanides du cérium (Ce) au thulium (Tm) ont un fort magnétisme car ils possèdent des électrons non appariés dans les orbitales 4f. Par conséquent, lorsqu’ils sont combinés avec d’autres métaux, ils produisent des composés magnétiques utilisés dans les disques durs, les turbines et les moteurs.
- La propriété de luminescence . Ces éléments forment des composés avec des molécules organiques ayant un effet luminescent appelés complexes de coordination. Il est utilisé pour obtenir des images par résonance magnétique en médecine et dans diverses études du corps humain.
- En raison de leur activité électronique, les éléments des terres rares sont utilisés pour leurs propriétés nucléaires . Un exemple en est l’europium et le dysprosium, utilisés dans les cylindres de commande des réacteurs, ainsi que les isotopes de l’yttrium pour les traitements contre le cancer.
- Concernant l’utilisation et l’exploitation des lanthanides, ils représentent un équilibre important dans les domaines environnemental, technologique, politique et économique. Son extraction est coûteuse et les réserves sont gérées par certains pays , ce qui rend difficile leur libre utilisation.
En résumé, les lanthanides sont des éléments chimiques présents au bas du tableau périodique et sont également appelés terres rares. Ils revêtent une grande importance pour l’humanité, puisque leur extraction permet la fabrication d’équipements médicaux, industriels et technologiques qui facilitent grandement la vie.