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

Ytterbium

L’avant dernier lanthanide de la classification périodique est un métal argenté, mou, se déformant facilement même sous faible contrainte (ductilité). Il est de préférence conservé sous atmosphère protectrice (argon, azote) car il s’oxyde facilement à l’air en formant une pellicule d’oxyde protectrice. Il est peu abondant (moins de 0.5 ppm). Il est présent en compagnie des autres « terres rares » au sein des minerais usuels : monazite, euxenite et xenotime.

Les lanthanides (Ln) ayant des propriétés physico-chimiques amplement voisines, il n’est pas simple de pouvoir les séparer les uns des autres à partir de leurs minerais (monazite surtout). Après traitement du matériau minéral de base (pulvérisé sous forme de « sable ») par une solution acide et conversion des différentes « terres rares » en oxalates, ces derniers sels sont séparés par échange d’ions. Chaque lanthanide séparé est converti en oxyde Ln2O3 et réduit en métal (Ln) sous atmosphère inerte (argon) par le calcium.
Une petite quantité d’ytterbium métallique assez impur a été obtenue en 1937 en chauffant le chlorure YbCl3 avec du potassium. Ce n’est qu’en 1953 qu’un échantillon pur a été obtenu, grâce au développement des chromatographies à échange d’ions.

Ytterbium métallique (env. 2 cm3) -
Crédit photo : images-of-elements.com, 2009

Étymologie  : Le village suédois d’Ytterby, à une vingtaine de km de Stockholm, a donné son nom à un certain nombre de lanthanides et métaux apparentés : yttrium, erbium, terbium et, bien sûr, ytterbium. On y a extrait de la gadolinite (nommée en l’honneur du chimiste et minéralogiste finnois J. Gadolin), silicate complexe de diverses terres rares. La rareté de la gadolinite fait que ce minerai est très rarement utilisé comme source de lanthanides.

Origine  : L’ytterbium est un élément produit principalement (à 67%) 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. Il est aussi synthétisé par capture lente de neutrons dans les étoiles de masse intermédiaire en fin de vie (branche asymptotique des géantes).

Timbre finnois en l’honneur de Johan Gadolin -
Crédit Photo : Published by Posti- ja telelaitos, 1960

Historique  :
Tout commence avec l’yttrium, découvert en 1794, qui n’est pas un lanthanide, mais dont les propriétés chimiques sont proches de ce que l’on nomme par habitude (et abus) « terres rares ». Les chimistes du XIXème siècle-scandinaves, français, suisses-constatèrent rapidement que l’yttrium isolé en 1794 contenait un certain nombre d’impuretés, suspectées d’être des traces d’éléments alors inconnus. En 1843, l’erbium et le terbium en ont été extraits, puis en 1878, Jean Charles Galissard de Marignac (Université de Genève) a séparé l’ytterbium de l’erbium. En chauffant le nitrate d’erbium (Er(NO3)3) jusqu’à sa température de décomposition, il a extrait le résidu avec de l’eau et obtenu deux oxydes : un oxyde rouge (Er2O3) et un oxyde blanc, qu’il relia à un nouvel élément, qu’il a nommé ytterbium.

L’ytterbium dans la vie courante :
Les applications de l’ytterbium sont peu nombreuses.
Ajouté en petite quantité à l’acier inoxydable, il améliore les propriétés mécaniques de ce dernier.
Des horloges atomiques expérimentales à matrice d’atomes d’ytterbium ont été développées au sein du National Institute of Standards and Technology (NIST, Maryland) et détiennent actuellement le record de stabilité dans le temps (précision de l’ordre de 10-18 s, déviation de moins d’une seconde sur 10 milliards d’années).
Les Lasers à fibre Ytterbium (émission dans l’infrarouge) semblent devenir incontournables pour certaines applications industrielles où les surfaces doivent rester intactes (marquage, codage, soudure de thermoplastiques, traitement de surfaces)

Horloge atomique à réseau ytterbium ultra stable du NIST
Les atomes d’ytterbium sont générés dans un four (cylindre métallique à gauche) et envoyés dans une chambre à vide (centre de la photo) - Crédit Photo : Burrus/NIST, juillet 2013

L’ytterbium à l’Institut UTINAM :Il n’y a pas d’application pour l’Ytterbium à l’Institut UTINAM