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

Terbium

Le terbium est le neuvième lanthanide et se présente sous la forme d’un métal argenté et mou (on peut le découper au couteau). Assez stable à l’air ambiant, il est décomposé par l’eau avec dégagement de dihydrogène. C’est un métal rare (moins de 1 ppm dans la croûte terrestre). A l’image des autres lanthanides, le terbium n’a pas de rôle biologique et n’est que faiblement nocif.

Le terbium est présent en quantité extractible dans plusieurs minerais : cérite, gadolinite, monazite, xenotime et euxenite.
Les minéraux ci-dessus, traités avec de l’acide sulfurique concentré donnent un mélange de sulfates de terres rares solubles dans l’eau (Ln2(SO4)3 ; Ln étant un lanthanide quelconque). Traitées avec de l’oxalate d’ammonium, les terres rares sont précipitées en leurs oxalates insolubles, qui, par chauffage (grillage) fournissent les oxydes Ln2O3. Le cérium, toujours abondant, est éliminé grâce à son caractère insoluble dans l’acide nitrique et le terbium est cristallisé sous forme de sel double en présence de nitrate d’ammonium.
La purification des lanthanides fait appel à la chromatographie par échange d’ions, grâce à un agent complexant sélectif. Le métal pur (Tb) est obtenu par réduction de son chlorure ou fluorure (TbCl3 ou TbF3) par le calcium sous atmosphère d’argon.

Monazite (mine de Siglo Veinte, Bolivie, à gauche)1 et pièce de terbium métallique (1 cm3, à droite)2
Crédit photo : 1. R.M. Lavinsky, 2010.
2. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Terbium-2.jpg

Étymologie  : Mosander et les chimistes scandinaves des universités de Stockholm et Uppsala ont pris une part très active à la découverte des lanthanides. Le terbium fut primitivement détecté comme une impureté de l’oxyde d’yttrium Y2O3. L’yttrium, comme le terbium, l’ytterbium et l’erbium, doivent leur nom au village d’Ytterby dans la baie de Stockholm.

Origine  : Le terbium est un élément produit principalement (à 93%) par capture de neutrons rapides, comme par exemple lors de la fusion d’étoiles à neutrons, où les neutrons rapides dans les coeurs très denses des étoiles sont capturés et grossissent les noyaux des éléments du pic du fer.

Historique  : Mosander isola le terbium en 1843. Après avoir longuement travaillé sur les lanthanides les plus abondants, il avait mis en évidence le lanthane (lanthanein = être caché) au sein des échantillons de cérium. Il mit en évidence l’yttrium en 1794. En fait, Mosander réussit à extraire à partir des impuretés du cérium brut deux oxydes colorés : l’oxyde de terbium (Tb2O3) jaune et l’oxyde d’erbium Er2O3 (rose). Néanmoins, il ne fut pas possible d’isoler le terbium pur avant l’avènement des techniques d’échange d’ions. Aujourd’hui, les lanthanides sont facilement séparés par un processus d’extraction liquide-liquide.

Plaque commémorative de l’association internationale des métallurgistes et ingénieurs en matériaux (ASM), Ytterby, Suède - Crédit photo : Uwezy, 2009.

Le terbium dans la vie courante :
L’oxyde de terbium est utilisé majoritairement dans les luminophores verts des lampes fluorescentes et des tubes de télévision couleur. Ils émettent une fluorescence jaune citron et sont combinés à des luminophores bleus à base d’europium divalent (Eu2+) et des luminophores rouges (europium trivalent Eu3+) afin de fournir un éclairage trichromatique. L’éclairage trichromatique fournit un flux lumineux beaucoup plus élevé pour une quantité donnée d’énergie électrique que l’éclairage à incandescence.

Un alliage de terbium, de dysprosium (élément 66) et de fer (terfenol-D) s’allonge et se raccourcit quand il est soumis à un champ magnétique. Cet effet est à la base des haut-parleurs installés sur une surface plane, telle qu’une vitre de fenêtre, laquelle joue ensuite le rôle de haut-parleurs. Le terbium est utilisé dans les systèmes de sonar marins et divers capteurs
Il est également utilisé dans les ampoules basse consommation. Il a été utilisé pour améliorer la sécurité des rayons X médicaux en permettant de produire une image de même qualité avec un temps d’exposition beaucoup plus court.

Le terbium à l’Institut UTINAM  : Il n’y a pas d’applications pour le terbium à l’Institut UTINAM.