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Accueil > Science pour tous > 2019 - Année internationale du tableau périodique des éléments > Tous les éléments présentés

Néodyme

Le Néodyme est le quatrième lanthanide de la classification périodique et, bien que classé parmi les « terres rares », il est aussi abondant dans l’écorce terrestre que le nickel ou le cuivre (38 mg/kg ou 38 ppm). C’est un métal mou, à l’aspect argenté, qui s’oxyde rapidement à l’air en ternissant. Il s’enflamme spontanément vers 150°C.

Le néodyme est présent à raison de 10-20 % au sein des principaux minerais, monazite et bastnäsite et est en général le second par ordre d’abondance. Il n’a pas de rôle biologique. Sa toxicité est faible ; seul le métal finement divisé peut se comporter comme un irritant oculaire ou des voies aériennes supérieures.
Le néodyme est extrait de son minerai-auquel il donne une belle couleur rose-orangée-par échange d’ions et traitement par solvants. Le métal pur est obtenu par métallothermie : réduction des chlorure et fluorure de néodyme anhydres par le calcium sous atmosphère d’azote.

Échantillon de chlorure de néodyme hexahydraté
NdCl3, 6H2O
Crédit photo : Benjah-bmm27, 2004, wikipedia

Étymologie  : Le métal tire son nom du grec neos (« nouveau ») et didymos (« jumeau »). Son mélange avec le praséodyme (élément 59) a été appelé didyme, que les scientifiques ont considéré comme un seul et même élément de 1841 à 1882.

Origine  : Le néodyme est un élément produit par capture de neutrons dans les noyaux d’éléments du pic du fer. Les neutrons peuvent provenir de la réaction nucléaire qui transforme le néon en magnésium, ou celui qui transforme le carbone 13 en oxygène 16. Ces processus de capture de neutrons peuvent être rapides, comme par exemple lors de la fusion d’étoiles à neutrons, où les neutrons rapides sont capturés et grossissent les noyaux des éléments du pic du fer. La réaction nucléaire peut aussi être une capture lente de neutrons, par exemple dans les étoiles de masse intermédiaire en fin de vie (branche asymptotique des géantes).
Le néodyme est produit à environ 38% par des processus de capture rapide, et 62% par des processus lents (D’après "Cosmic-Origins")

Historique  : Le néodyme est toujours associé aux autres lanthanides au sein des minerais de « terres rares ».
La lente découverte du néodyme a commencé par les travaux de Mosander en 1840-41, lequel isola, au sein d’oxyde de cérium impur, un mélange d’oxydes d’éléments alors inconnus. Un premier métal, le lanthane, fut mis en évidence au sein de ce mélange. Ce qui fut considéré alors comme un second métal fut appelé didyme (« jumeau ») par Mosander : lanthane et didyme étaient en effet toujours présents simultanément dans les divers échantillons.
Il a fallu plus de 40 ans entre la découverte de Mosander et les travaux du tchèque Brauner en 1882 pour que la spectroscopie atomique révèle que le didyme était lui-même un mélange de deux éléments, praséodyme et néodyme
En 1885, Von Welsbach sépara le praséodyme du néodyme par cristallisation fractionné de leurs nitrates. Les nouveaux métaux furent clairement isolés et caractérisés sous la forme de leurs oxydes. Ce n’est qu’en 1925 que le néodyme fut obtenu sous forme métallique.

Le néodyme dans la vie courante  : Outre son inclusion dans le mischmetal, dont la principale application est la pierre à briquet, le néodyme, sous forme d’alliage avec le bore et le fer, est à la base des plus puissants aimants permanents connus à ce jour. De tels matériaux sont utilisés quand doivent être conjugués magnétisme puissant et encombrement minimal : microphones, haut-parleurs, disques durs, véhicules hybrides, éoliennes.
L’oxyde de néodyme Nd2O3 incorporé au verre lui donne des teintes bleues à violacées. En mélange avec le praséodyme (élément 59), il entre dans la composition des verres pour lunettes de soudure (il bloque la transmission du rayonnement infrarouge).

Ampoule en verre à base de néodyme :

Ampoule en verre à base de néodyme :
Aspect sous un éclairage fluorescent (à gauche) ou incandescent (à droite)
Crédit photo : Scientific29, 2011, wikipédia

Les verres dopés au néodyme ont une application importante dans le domaine des lasers (dits Nd-YAG) : ils sont présents non seulement dans les classiques pointeurs pour conférenciers, mais aussi les instruments de microchirurgie ophtalmique.

Le néodyme à UTINAM
Au sein d’une équipe internationale, des astrophysiciens de l’Institut ont mis en évidence du néodyme au sein de l’étoile géante 2M16011638-1201525. L’élément est accompagné d’autres atomes « lourds » tels aluminium et magnésium présents en abondance. Une telle observation suggère que l’étoile serait née il y a plusieurs milliards d’années au sein d’un amas globulaire d’étoiles (les plus anciens objets observables au sein de la Voie Lactée) et s’en serait détachée. Cette étude permet de remonter aux origines de la Galaxie et de mieux comprendre les débuts de son existence.