Chapitres
📚 L'yttrium est un élément chimique, de symbole Y et de numéro atomique 39. Métal de transition argenté, il est utilisé principalement dans les phosphores des écrans, les lasers, et les superalliages. Découvert en 1794, il est souvent associé aux terres rares et est crucial pour certaines technologies avancées.
🤓 Découvrez dans cet article tout ce qu'il faut savoir sur l'yttrium !
Définition et classification de l'yttrium 🔋
✅ L'yttrium, élément chimique de symbole Y et numéro atomique 39, appartient au groupe des métaux de transition. Situé dans le bloc d de la classification périodique, il est souvent associé aux terres rares.
L'yttrium est un élément chimique qui porte le numéro 39 dans la classification périodique des éléments.
| Informations générales | |
|---|---|
| Symbole | Y |
| Numéro atomique | 39 |
| Famille | Métal de transition |
| Groupe | 3 |
| Période | 5 |
| Bloc | d |
| Masse volumique | 4,469 g.cm-3 |
| Couleur | Blanc argenté |
| Propriétés atomiques | |
| Masse atomique | 88,90584 u |
| Rayon atomique | 180 pm |
| Configuration électronique | [Kr] 5s2 4d1 |
| Électrons par niveau d'énergie | 2 | 8 | 18 | 9 | 2 |
| Oxyde | Base faible |
| Propriétés physiques | |
| État ordinaire | Solide |
| Point de fusion | 1 522°C |
| Point d'ébullition | 3 345°C |
Étymologie
Le nom de l'élément 39, l'yttrium, a été choisi en hommage au village d'Ytterby où a été extrait le minerai dans lequel cet élément a été découvert.
Tout commence en 1789 où un chimiste finlandais portant le nom de Johan Gadolin identifia dans un échantillon de gadolinite, encore appelé ytterbite à l’époque, un nouvel oxyde. Cette roche avait découverte deux ans auparavant par le lieutenant Carl Axel Arrhenius près du village suédois d’Ytterby et ses travaux seront confirmés en 1797 par Anders Gustaf Ekeberg qui décidera de baptiser ce nouvel oxyde yttria. Johan Gadolin est un chimiste finlandais ayant vécu entre 1760 et 1852. Il est connu pour avoir été le premier à découvrir un élément chimique appartenant à la famille des terres rares : l'yttrium. Le minerai gadolinite et l'élément chimique gadolinium ont été nommés ainsi en son honneur.
💥 Le Suédois Carl Gustav Mosander parviendra près de 50 ans plus tard à isoler plusieurs éléments considérés comme étant des terres rares via le processus alors nouveau de la cristallisation fractionnée.
👨🔬 Les terres rares constituent un groupe de métaux possédant des propriétés proches du scandium 21Sc, de l’yttrium 39Y, et des quinze lanthanides. La cristallisation fractionnée est un procédé chimique de purification par fractionnement qui repose sur le fait que, dans une solution, deux ou plusieurs solutés peuvent avoir, en général, des solubilités différentes dans le même solvant. Ils vont donc cristalliser à des températures différentes.
🌡️ En pratique, on chauffe une solution du mélange à séparer puis on le refroidit lentement pour laisser chaque composant du mélange précipiter. Cette méthode repose sur le fait que la solubilité est souvent croissante en fonction de la température.
Présence à l’état naturel 🪨
🌎 L'yttrium est un élément chimique que l'ont peut trouver naturellement dans l'environnement, très souvent en association dans des minéraux avec des terres rares mais aussi dans des minerai d'uranium. Présent dans la croûte terrestre, c'est un élément relativement abondant, il est en effet le 28e élément le plus abondant avec un clarke de 31 ppm.
Sur Terre on trouve
fois plus des yttriums que d argent
Le clarke d’un élément chimique définit sa présence moyenne dans la croûte terrestre . Il s’exprime sous la forme d’une fraction massique en pourcentage, ppm (partie par million), ou ppb (partie par milliard)
L'yttrium peut être présent dans différents minéraux tels que :
| Minéral | Localisation de l'yttrium |
|---|---|
| Sables de monazite | Présent sous forme de phosphate (Y) dans la formule (Ce, La, Th, Nd, Y)PO4 |
| Bastnäsite | Présent sous forme de fluorocarbonate (Y) dans la formule (Ce, La, Th, Nd, Y)(CO3)F |
| Allanite / Orthite | Présent dans la structure du minéral, souvent enrichi en terres rares dont l'yttrium |
| Samarkite | Contient des quantités notables d'yttrium, souvent trouvé dans les terres rares |
| Gadolinite | Contient de l'yttrium intégré dans sa structure, souvent extrait pour cet élément |
☢️ Attention, ces minerais sont considérés comme étant radioactifs
Propriétés physiques et chimiques 🧪
L'yttrium est un métal de transition avec une grande réactivité chimique.
Il forme facilement des oxydes et des halogénures :
- À l'air, il se couvre d'une couche d'oxyde protectrice
- Il est stable dans l'eau froide mais réagit avec l'acide et les bases fortes
- À haute température, il brûle avec une flamme blanche
Voici plus de détails dans cette section.
L'yttrium sous forme de corps simple
💦 C'est un métal argenté et brillant qui, au contact du dioxygène, s'oxyde en surface et se recouvre d'une couche d'oxyde d'yttrium. Il réagit avec l'eau ainsi qu'avec la plupart des acides et des bases en formant du dihydrogène et des ion yttrium.
Les ions de l'yttrium en solution aqueuse
🧬 L'ion yttrium III, de formule Y3+, est un cation monoatomique présentant un défaut de trois électrons. Il peut se former lors de la réaction de l'yttrium métallique avec de l'eau ou avec un acide.
Composés à base d'yttrium
L'oxyde d'Yttrium, de formule Y2O3, est un minéral aussi appelé "yttria" qui se présente en général sous la forme d'une poudre blanche. Il se forme naturellement en surface de l'yttrium métallique lorsque celui-ci est en contact avec le dioxygène.
Isotopes
Des isotopes sont des atomes qui possèdent le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons
📚 L'yttrium possède 33 isotopes connus à ce jour. Leur nombres de masse varient de 76 à 108.
Le nombre de masse d’un atome est le nombre de nucléons qu’il contient. Il s’agit donc de la somme du nombre de protons et du nombre de protons qui constituent le noyau de l’atome
Parmi tous ces isotopes, seul l'yttrium 89 est stable, ce qui en fait donc un élément monoisotopique et mononucléidique
On dit d’un élément qu’il est mononucléidique lorsque cet élément n’est présent sur Terre que sous la forme d’un seul nucléide, stable ou non. On dit d'un élément qu'il est monoisotopique lorsqu'il ne possède qu'un seul isotope stable
☢️ Le radioisotope avec :
- La plus petite période radioactive est l'yttrium 76 avec une durée de demie-vie de 500 ns
- La plus longue période radioactive est l'yttrium 91 avec une durée de demie-vie de 58 jours
On appelle période radioactive le temps nécessaire pour que la moitié des noyaux d’un isotope radioactif se désintègre de manière naturelle. Cette période n’est influencée en aucun cas par les conditions de l’environnement, que ce soit la température, la pression ou encore le champ magnétique, elle est propre à l’isotope en question. Statistiquement, on peut dire que la période radioactive est le temps à l’issue duquel le noyau de l’atome a 50 % de chances de s’être désintégré
Utilisations de l'yttrium 📺
👍 L'yttrium est utilisé dans différents domaines :
- L'une de ses principales utilisation est dans la confection de luminophores rouges pour les écrans cathodiques
- De plus, les grenats de fer et d'yttrium sont utilisés en tant que filtres micro-ondes et d'autres encore, les YAG (Grenat Yttrium Aluminium) et le diamant en joaillerie
- La confection de lasers émettant une lumière infrarouge principalement utilisés dans le médical
Mais, lorsqu'il est sous forme d'additif, l'utilisation de l'yttrium est tout autre. En effet, il peut servir afin de désoxyder le vanadium tandis que l'yttrium 90 est utilisé dans les traitements contre le cancer.
⚡️ Présent dans certains supraconducteurs tel que le YBaCuo, il permet à celui-ci de posséder une température critique supérieure à la température d'ébullition de l'azote.
La supraconductivité, ou supraconduction, correspond à un état de la matière dans lequel il y a absence totale de résistance électrique mais dans laquelle il y a expulsion du champ magnétique (on parle d’effet Meissner). On appelle ces matériaux des matériaux supraconducteurs
Toxicité
🚨 Il est important de manipuler l'yttrium avec précaution car celui-ci peut être dangereux. En effet, les vapeurs et les gaz d'yttrium peuvent provoquer des embolies pulmonaires. Ce risque est d’autant plus accru si l’exposition devient prolongée. En général, l'yttrium, comme les autres terres rares dont les propriétés sont comparables, s’accumulent dans le foie lorsqu’ils sont absorbés.
Écotoxicité
🐬 L'yttrium, chez les animaux aquatiques, peut provoquer des dommages au niveau des membranes cellulaires, pénalisant les animaux sur la reproduction mais également sur le système nerveux. Ces animaux peuvent être mis en contact avec l'yttrium, qui est considéré comme écotoxique à cause des activités humaines.
On dit d’un objet qu’il est écotoxique lorsqu’il est toxique pour l’environnement, c’est-à-dire polluant
En effet, l'yttrium et d’autres terres rares sont rejetés dans l’environnement via les industries pétrolières mais aussi par les particuliers abandonnant dans la nature certains équipements ménagers comme les télévisions. L'yttrium va alors s’accumuler dans le sol et en augmenter les concentrations jusqu’à ruissellement dans le cours d’eau le plus proche.
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