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Que sait-on de l’élément 70, l’ytterbium ?

Par Clément le 11/05/2018 Ressources > Physique-Chimie > Tout Niveau > Le Tableau Périodique > L’Ytterbium

L’ytterbium est un élément chimique qui porte le numéro 70 dans la classification périodique des éléments.

Pourquoi l'ytterbium porte-t-il le numéro 70 ? Le tableau périodique des éléments et la place de l’ytterbium dans ce dernier.

Informations générales
SymboleYb
Numéro atomique70
FamilleLanthanide
Période6
Blocf
Masse volumique6,903 g.cm-3
CouleurBlanc
Propriétés atomiques
Masse atomique173,04 u
Rayon atomique175 pm
Configuration électronique[Xe] 6s2 4f14
Électrons par niveau d'énergie2 | 8 | 18 | 32 | 8 | 2
OxydeBase
Propriétés physiques
État ordinaireSolide
Point de fusion824 °C
Point d'ébullition1196 °C

Définitions

  • Numéro atomique : Le numéro atomique d’un atome représente le nombre de protons de ce dernier
  • Famille : L’UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée) a regroupé en 10 familles les éléments chimiques qui présentent des propriétés physiques et chimiques semblables
  • Groupe : Chaque groupe correspond aux éléments chimiques présents dans une même colonne du tableau périodique des éléments
  • Période : Chaque période correspond aux éléments chimiques présents dans une même ligne du tableau périodique des éléments. Ils partagent également le même nombre de couches électroniques. On en compte 7 au maximum
  • Bloc : Les éléments périodiques sont classés par bloc selon leurs propriétés et selon les couches électroniques jusqu’auxquelles elles sont remplies
  • Dureté : La dureté d’un matériau représente la résistance qu’il oppose à la pénétration. On peut la mesurer selon plusieurs méthodes : la méthode par pénétration, la méthode par rayage ou encore la méthode par rebondissement
  • Point de fusion : Le point de fusion correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l’élément chimique fond, passant ainsi de l’état solide à l’état liquide
  • Point d’ébullition : Le point d’ébullition correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l’élément chimique bout, passant ainsi de l’état liquide à l’état gazeux

Rappel : La classification périodique des éléments, aussi appelée tableau de Mendeleïev, du nom de son créateur. C’est un chimiste russe qui en 1869 créa un tableau dont le but était de regrouper tous les éléments chimiques connus par points communs (groupes et familles par exemple). Il a souvent été ajusté et mis à jour depuis cette époque.

Sa dernière révision date de 2016 par l’UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée), une ONG suisse qui a pour but l’évolution de la physique-chimie. Le tableau périodique compte à ce jour 118 éléments.

L’UICPA, l’Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée est une organisation non gouvernementale ayant son siège à Zurich, en Suisse. Créée en 1919, elle s’intéresse au progrès de la chimie, de la chimie physique et de la biochimie. Ses membres sont les différentes sociétés nationales de chimie et elle est membre du Conseil International pour la Science.

L’UICPA est une autorité reconnue dans le développement des règles à adopter pour la nomenclature, les symboles et autres terminologie des éléments chimiques et leurs dérivé via son Comité Interdivisionnel de la Nomenclature et des Symboles. Ce comité fixe la nomenclature de l’UICPA.

Un peu d’histoire

Étymologie

Le nom de l’ytterbium provient du nom d’un village de Suède, Ytterby. C’est dans ce village que fut extrait la gadolinite, le minerai dans lequel on identifia l’ytterbium.

Découverte

L’ytterbium fut découvert pour la première fois en 1789 par une chimiste d’origine finlandaise : Johan Gadolin. Il fit cette découverte dans un échantillon d’ytterbite, connue également sous le nom de gadolinite. Ce minéral avait déjà été découvert une dizaine d’années auparavant, en 1797, 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

Qui a découvert la gadolinite ? Voici à quoi ressemble Monsieur Gadolin, le chimiste ayant découvert l’élément chimique au nom éponyme

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.

Présence à l’état naturel

L’ytterbium est présent dans la nature dans la gadolinite. Cette roche faisant partie de la catégorie des silicates. Au début, on appelait cette roche ytterbite. Elle est composée de :

  • Néodyme,
  • Cérium,
  • Lanthane,
  • Yttrium,
  • Béryllium.

On trouve cette roche en divers points de la Terre, mais principalement en Suède, Norvège, Texas et Etats-Unis.

Propriétés physiques et chimiques

A quoi ressemble l'ytterbium ? Voici à quoi ressemble un échantillon d’ytterbium

L’ytterbium fait partie de la famille des lanthanides. C’est un métal assez solide.

Gris et argenté, l’ytterbium est un métal malléable et ductile qui se corrode aussi bien à l’air sec qu’à l’air humide.

Un corps est dit ductile quand il peut être étiré sans pour autant se rompre

De plus, c’est un élément qui possède 3 formes allotropiques connues dont la forme bêta présente une conductivité électrique mais qui devient semi-conducteur sous 16 000 atmosphères.

L’allotropie est la faculté de certains corps simples d’exister sous plusieurs formes cristallines ou moléculaires différentes.
Une forme allotropique peuvent avoir des propriétés physique, comme la couleur et la dureté, et une réactivité chimique différentes même si elles sont composées d’atomes identique
Les transformations d’une forme allotropique à l’autre peuvent être induites par des changements de pression et de température ou même par une réaction chimique. Certaines formes ne sont stables que sous certaines conditions définies de température et de pression

Un semi-conducteur est un matériau qui a une conductivité électrique qui se situe à égale distance entre celle d’un métal et celle d’un isolant.Théoriquement, une fois atteint la température de 0 Kelvin, le zéro absolu, ce matériau deviendrait isolant. Les semi-conducteurs sont très utilisés pour l’électronique de petite taille : diodes, circuits imprimés, transistors, etc.
Pour en savoir sur la supraconductivité, vous pouvez consulter notre cours sur le Zéro Absolu

Isotopes

Des isotopes sont des atomes qui possèdent le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons

L’ytterbium possède 7 isotopes stables sont connus à ce jour, leur nombre de masse variant entre 168 et 174.

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

Il existe aussi 27 radioisotopes, les plus stables ayant une durée de demie-vie d’une trentaine d’heures et les moins stables une période radioactive d’à peine deux heures.

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

L’ytterbium a quelques utilisations déjà à ce jour. Cependant, ses applications restent peu courantes.

En effet, l’ytterbium est principalement retrouvé dans les aciers inoxydables dont il en améliore les propriétés de traitement. D’autres éléments sont également construits avec de l’ytterbium tels que les horloges atomiques ou encore certain cristaux laser.

Cependant, beaucoup d’utilisations restent encore à l’étude tel que dans les semi-conducteurs, les supraconducteurs mais également les jauges de contrainte, permettant ainsi de mesure de très fortes contrainte grâce aux propriétés de sa conductivité, ou les radiographies.

A quoi sert l'ytterbium ? Il est par exemple possible de retrouver un peu d’ytterbium dans l’acier inoxydable composant le tambour des lave-linge !

Toxicité

Il est important de manipuler l’ytterbium avec précaution car celui-ci peut être dangereux. En effet, les vapeurs et les gaz d’ytterbium peuvent provoquer des embolies pulmonaires. Ce risque est d’autant plus accru si l’exposition devient prolongée.

En général, l’ytterbium, comme les autres terres rares dont les propriétés sont comparables, s’accumulent dans le foie lorsqu’ils sont absorbés.

Écotoxicité

L’ytterbium, 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’ytterbium, 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’ytterbium 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’ytterbium 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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