Les terres rares : propriétés et domaines d'applications

Pour sa survie, ses besoins quotidiens ou son confort, l'homme a cherché à tirer profit de son environnement et peu à peu appris à extraire et à utiliser les minerais : la pierre, le bronze, le fer, l'acier, etc. Une de ses dernières découvertes dans ce domaine est la famille des terres rares. De par leurs propriétés particulières, leurs applications spécifiques et leurs disponibilités, ces terres rares sont devenues un enjeu qui ne cesse de prendre de l'importance. À la fin du XVIIIe siècle, quand on a commencé à les découvrir, on a constaté que ces éléments entraient en faible proportion dans les minerais où on les a découverts, d'où le qualificatif "rare". Depuis, on s'est aperçu que l'écorce terrestre, au contraire, en est très richement dotée. Le thulium, par exemple, est plus abondant que l'argent. Notre globe recèle bien davantage de lanthane, de cérium, de néodyme ou encore d'yttrium que du plomb, le cérium est plus abondant que l'étain. L'appellation "terre", quant à elle, vient du fait que ces éléments ont été découverts sous forme, et mélangés avec des oxydes (oxydes de magnésium, de calcium, d'aluminium..), état dans lequel ils se trouvent dans leurs minerais d'origine, appelés "terres" en chimie. C'est Johan Gadolin qui avait, en 1794, découvert des terres rares dans un minerai, appelé depuis gadolinite ou gadolinium et ce n'est qu'en 1907 que Georges Urbain a pu isoler un des deux éléments manquants de cette famille : le lutetium. Un seul élément restait alors à découvrir, mais n'existant pas à l'état naturel, il n'a été mis en évidence qu'en 1947 dans les produits de fissions de l'uranium et appelé prométhium.

[...] La zircone stabilisée a de bonnes propriétés mécaniques, à l’origine de son utilisation dans la fabrication d’outils de coupe. propriétés optiques La quasi-insensibilité des niveaux 4f vis-à-vis du champ cristallin se traduit par des transitions presque purement électronique (couplage état électronique- réseau cristallin négligeable). On obtient de ce fait, des absorptions ou des émissions de lumière à caractère fortement monochromatique Cela trouve des applications dans l’industrie du verre d’art ou de la céramique traditionnelle où les terres rares entrent dans la composition des pigments. [...]

[...] Ceci est à l'origine des propriétés magnétiques et optiques remarquables des lanthanides : moments magnétiques très élevés, spectres d’absorption et d’émission à bandes fines, etc. Ces propriétés sont à l’origine de nombreuses applications, en particulier en électronique (luminescence, magnétisme) D'autre part, toutes les terres rares ont 3 électrons de valence et les électrons de la sous-couche 4f ne jouent presque aucun rôle dans les forces de valence entre les atomes. Ceci est à l'origine de la similitude de leurs propriétés chimiques. [...]

[...] Le dopage par les terres rares trivalentes confère à BaTiO3 des propriétés semi-conductrices mises à profit dans les applications microondes ou pour la réalisation de capteurs/relais thermiques. La section de capture des neutrons thermiques du gadolinium est, de loin, la plus grande rencontrée : b par atome, contre quelques milliers de barns pour les éléments usuels, ce qui en fait un élément de choix dans l’industrie nucléaire, comme composant indispensable du combustible ou des barres de contrôle, où il intervient comme piège à neutrons VI- Enjeux Les terres rares sont essentielles dans la haute technologie et les technologies vertes, donc toutes les industries d'avenir. [...]

[...] Aujourd’hui ce sont les terres rares, demain ce sera le pétrole, le gaz et l’uranium Bibliographie : C. Paquot Un amateur savant découvre le gallium Sciences et vie 166 Mars 1989 McGraw-Hill Encyclopedia of Science & Technology, 10th Edition - (Malestrom) : A. LÉVÊQUE et P.MAESTRO Terres rares Techniques de l'ingénieur : http://en.wikipedia.org/wiki/Rare_earth_element : http://www.agoravox.fr/actualites/economie/article/tempete-sur-les-terres-rares-l-61163 : O. Bedue et a Voyage au centre des terres rares Sciences et vie 865 Octobre 1989 : E. [...]

[...] Mais n'existant pas à l'état naturel, il a été mis en évidence en 1947 dans les produits de fissions de l'uranium et appelé prométhium III- Définition Les terres rares désignent un groupe de 17 métaux avec les numéros atomiques de 57 à 71 : les lanthanides, auxquels s'ajoutent le scandium et l'yttrium dont les propriétés chimiques sont très semblables à celles des lanthanides. Dans l'ordre du tableau de la classification périodique, les 15 lanthanides se nomment : lanthane, cérium, praséodyme, néodyme, prométhéum, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutétium. Le mot lanthanide doit être utilisé de préférence à l’ancienne terminologie. Les terres rares est, en effet, un terme mal approprié, parce qu'elles ne sont ni rares ni terres comme cela a été mentionné auparavant. [...]