O ytterbium, de symbole Yb et de numéro atomique 70, est un lanthanide (ou métal des terres rares). C'est un métal argenté, ductile et malléable. Contrairement aux autres lanthanides, l'ytterbium peut présenter, en solution et dans des composés, la nombre d'oxydation égal à +2 (alors que la plupart des lanthanides n'ont que des NOx égal à +3).
L'ytterbium est un élément peu utilisé, mais il peut être appliqué comme améliorant de l'acier inoxydable, dans les appareils portables à rayons X et dans la composition des horloges atomiques. Il est produit par réduction métalothermique, en utilisant le lanthane comme métal réducteur.
Ton découvert entre le 18e et le 19e siècle, à base de minerais provenant de la ville d'Ytterby, en Suède, qui abrite pratiquement tous les métaux de terres rares. Cependant, son nom n'a été officialisé qu'au début du XXe siècle, plus précisément en 1909.
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Résumé sur l'ytterbium
- L'ytterbium est un métal appartenant à la classe des lanthanides ou métaux des terres rares.
- Sous forme métallique, il a une couleur et une brillance argentées, en plus d'être malléable.
- Bien qu'il présente du NOx +3, caractéristique des lanthanides, il présente également du NOx +2.
- Il se produit dans la nature en mélange avec d'autres lanthanides, tels que le xénotime et la fergusonite.
- Il est obtenu par réduction au lanthane.
- Les utilisations de l'ytterbium sont encore limitées, mais il peut être un améliorant de l'acier et être utilisé dans les horloges atomiques.
- Sa découverte s'est produite à partir des minerais provenant de la ville d'Ytterby, en Suède.
propriétés de l'ytterbium
- Symbole: Yb
- numéro atomique: 70
- masse atomique: 173.054 u.a.u.a.
- électronégativité: 1,1
- Point de fusion: 824°C
- Point d'ébullition: 1196°C
- Densité: 6.903 g.cm-3 (allotrope α), 6,966 g.cm-3 (β allotrope)
- Configuration électronique: [Xe] 6s2 4f14
- série chimique : métaux de terres rares, lanthanides
caractéristiques de l'ytterbium
L'ytterbium, symbole Yb, a une coloration argentée et brillance sous forme métallique, en plus d'être doux, malléable et quelque peu ductile. Bien qu'il soit relativement stable, il est intéressant de noter que métal être emballé dans des récipients fermés afin de le protéger de l'air et de l'humidité. D'ailleurs, comme les autres lanthanides, Yb peut souffrir la combustion au contact de l'air pour former de l'oxyde d'ytterbium III :
4 Yb + 3 O2 → 2 Ab2O3
Remarque: L'oxyde peut également être formé par la calcination de sels et d'hydroxydes d'ytterbium.
En solution, ytterbium peut aussi avoir NOx égal à +3, caractéristique de tous les lanthanides, cependant, comme l'europium (Eu) et le samarium (Sm), l'ytterbium peut présenter des NOx égal à +2. Ceci est une conséquence de votre configuration électronique, qui se termine par [Xe] 6s2 4f14. En perdant les deux électrons de la sous-couche 6s, la sous-couche 4f remplie parvient à garantir la stabilité à l'ion Yb2+.
L'ytterbium aussi a trois formes allotropiques: α (alpha), β (bêta) et γ (gamma). La forme alpha existe jusqu'à -13 °C, tandis que la forme bêta est présente à température ambiante. A plus de 795 °C, la forme gamma se forme. L'ytterbium possède également 33 isotopes, dont sept sont stables.
Où peut-on trouver l'ytterbium ?
l'ytterbium n'est pas le constituant principal d'un minerai. Les lanthanides (et l'ytterbium ne fait pas exception) sont souvent mélangés dans la nature. Les minerais de bastnasite et de monazite sont les plus exploités commercialement pour les lanthanides de masse inférieure. Ainsi, l'ytterbium, un lanthanide plus lourd, a une concentration massique (sous forme d'Yb2O3) moins de 0,1 % en eux.
Les principaux minerais de lanthanides plus lourds sont le xénotime (un phosphate d'yttrium, YPO4), l'eudialite, du groupe des silicates, et la fergusonite, de la classe des oxydes. Dans le xénothyme, la concentration massique (sous forme d'Yb2O3) d'ytterbium est de 5,8 %, tandis que dans l'eudialite, il est de 2,3 % et dans la fergusonite, de 1,4 %.
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Obtention de l'ytterbium
Bien qu'historiquement l'ytterbium ait été obtenu par réduction avec potassium, actuellement, sa meilleure façon de l'obtenir est de réduction du lanthane dans les fours à induction, la réduction dite métalothermique. Dans celui-ci, l'oxyde d'ytterbium III est réduit par l'action du lanthane, obtenant de l'ytterbium sous forme de vapeur, qui se condense et cristallise à des points spécifiques du four à induction.
Yb2O3 (s) + 2 La (l) → 2 Yb (g) + La2O3 (s)
La température de fonctionnement doit être de l'ordre de 1500 °C, tandis que la pression doit être comprise entre 10-4 et 10-3 Pelle.
applications d'ytterbium
Peu étudiées, les applications de l'ytterbium sont encore peu nombreuses. L'un d'eux est le fait que l'ytterbium améliorer les propriétés intéressantes de l'acier inoxydable, telles que la résistance et d'autres propriétés mécaniques. l'isotope 169L'Yb, radioactif, est utilisé dans les appareils à rayons X portables, utilisés dans des endroits sans électricité.
O isotope 174Yb peut être utilisé dans atomique horloges, dont la précision est d'au moins une seconde en 50 milliards d'années, c'est-à-dire qu'il faudrait 50 milliards d'années pour qu'il manque une seule seconde de temps (en plus ou en moins).
histoire de l'ytterbium
l'ytterbium a commencé à être découvert au 18ème siècle, avec une fabrique de porcelaine suédoise. En 1788, le propriétaire de l'usine, Reinhold Geijer, également chimiste et minéralogiste, décrit un minéral noir non magnétique de densité égal à 4,223, trouvé dans la mine d'Ytterby (ville suédoise) par le géologue amateur Carl Axel Arrhenius. Arrenhius a également envoyé un échantillon de ce minéral au professeur Johan Gadolin d'Åbo Akademi en Finlande.
Après quelques expériences, Gadolin a conclu que le minerai aurait 31 parties de silice, 19 parties d'alumine (en fait du béryllium), 12 parties d'oxyde de fer plus 38 parties d'une "terre" inconnue (anciennement, "terre" était le nom de "oxydes").
En 1797, Anders Gustaf Ekeberg, un chimiste de la ville suédoise d'Uppsala, a réévalué les données de Gadolin, concluant que, faux, le minerai contenait 47,5 parties du nouvel oxyde. Ekeberg a proposé le nom d'ici peu pour le minéral et le nom ytterjord (suédois) ou yttria (latin) pour le nouvel oxyde.
Au fil des ans, il a été conclu que l'yttria n'était pas un simple oxyde d'yttrium. En 1843, il fut prouvé qu'il y avait aussi des oxydes d'erbium et de terbium. En 1878, le chimiste suisse Jean de Marignac a isolé l'ytterbia de l'yttria., allant jusqu'à dire qu'elle serait la oxyde d'un nouvel élément trivalent, l'ytterbium, de masse molaire 172 g.mol-1. Cependant, en 1899, en Autriche, les scientifiques Franz Exner et Eduard Haschek ont présenté des preuves spectroscopiques que l'ytterbium de Marignac n'était pas un élément unique.
Six ans plus tard, également en Autriche, Carl Auer von Welsbach a utilisé la cristallisation fractionnée pour séparer l'ytterbium de Marignac sur deux éléments, les appelant aldebarium et cassiopeium, présentant des données de masse pour les deux en décembre 1907.
Cependant, 44 jours avant que Welsbach ne publie ses résultats, Georges Urbain a présenté à l'Académie de Paris la séparation de l'ytterbium en deux nouveaux éléments: néoterbium et lutétium, présentant également ses données de masse. Urbain est allé jusqu'à dire que le travail de Welsbach manquait de preuves et n'était pas quantitatif.
Ainsi, en 1909, le Comité international des poids atomiques (dont Urbain était membre) favorisa la La nomenclature de Georges Urbain, plaçant le néoyerbium (plus tard juste l' ytterbium ) avec une masse molaire de 172 g.mol-1 et du lutétium de masse molaire de 174 g.mol-1.
Par Stefano Araujo Novais
Professeur de chimie
