Ytterbium

Ytterbium

Caractéristiques de l’ytterbium

Symbole : Yb
Masse atomique : 173,04 ± 0,03 u
Numéro CAS : 7440-64-4
Configuration électronique : [Xe]4f¹⁴ 6s²
Numéro atomique : 70
Groupe : n.a
Bloc : Bloc f
Famille d’éléments : Lanthanide
Électronégativité : 1,1
Point de fusion : 824 °C

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L’ytterbium, élément atomique n°70 de symbole Yb : son origine et ses utilisations.

De numéro atomique 70, l’ytterbium est de symbole Yb. Ce métal appartient au groupe de terres rares et des lanthanides. Il est de couleur gris argent. À température ambiante, il est maniable et friable. Sa conservation se fait à l’abri de l’air et de l’humidité.

Son nom vient du lieu où il a été découvert : Ytterby en Suède. Ce village se trouve à proximité de Stockholm. Sa trouvaille s’est faite à travers un minerai dans lequel ont été mises en évidence d’autres terres rares. Il partage la même étiologie que l’erbium et le terbium.

Avec une proportion de 0,03 %, l’ytterbium est tiré de la monazite. Il possède trois formes allotropiques. Entre -13 °C et 795 °C qui sont les températures de transition, l’élément prend la forme cubique à faces centrées. À haute température, il épouse la structure cubique centrée. La forme naturelle de l’élément 70 est un amalgame de sept isotopes stables.

L’origine de l’ytterbium

En 1787, le lieutenant Carl Axel Arrhenius a découvert une nouvelle roche à Ytterby, en Suède. Elle a été nommée ytterbite. Deux ans plus tard, Johan Gadolin a reconnu un nouvel oxyde à partir de l’échantillon d’ytterbite. Cette « terre » a été renommée gadolinite en son honneur. En 1797, Anders Gustaf Ekeberg a confirmé ces recherches et décide d’appeler le nouvel oxyde yttria.

Environ 50 ans après, Carl Gustav Mosander arrive à séparer trois fragments de l’yttria grâce à la cristallisation fractionnée. Pour nommer les composés, il décide de conserver la référence au village d’Ytterby. La partie incolore s’appelle yttria, le jaune erbia et la rose terbia. Pour des raisons inconnues, les disciples de Mosander mélangeront deux des noms. La fraction rose est devenue l’oxyde d’erbium et le jaune l’oxyde de terbium.

En 1878, Jean-Charles Gallissard de Marignac a constaté que l’erbine n’est pas uniforme, mais renferme plusieurs éléments. Le traitement des sels roses d’oxyde d’erbium s’est fait par des solutions de chlorures mélangées à l’acide hyposulfureux. Le résultat s’est soldé par l’isolement d’un nouveau sel. Toujours en référence au village suédois, le chimiste suisse nomme l’oxyde ytterbine. Il pense que ce dernier est un composé d’un nouvel élément chimique : l’ytterbium.

L’année suivante, en Suède, Lars Fredrik Nilson reproduit les expériences et confirme la découverte. Par la même occasion, il détermine un autre élément. Il le nomme « scandium », en référence à la Scandinavie.

En 1907, trois chimistes de nationalités différentes ont établi des recherches indépendantes et presque simultanées. Georges Urbain, Carl Auer von Welsbach et Charles James ont tous réalisé que l’ytterbine n’est pas homogène. Le 4 novembre 1907, le chimiste français Georges Urbain a exposé ses recherches à l’Académie des Sciences de Paris. Il suggère de dénommer le premier élément « néo-ytterbium » pour éviter la confusion avec l’élément de Marignac. Il propose d’appeler le second élément « lutécium » en référence à l’ancien nom de Paris. Le 19 décembre, von Welsbach publie ses recherches entreprises depuis 1905. Il propose ses propres noms aux deux éléments. Il espère nommer le premier élément « cassiopeium », en référence à la constellation Cassiopée. Il suggère « aldebaranium » au second élément en référence à l’étoile Aldébaran. Durant l’été 1907, Charles James a pu isoler une grande quantité du compagnon de l’ytterbium à l’université du New Hampshire. Il se retire de la revendication de l’attribution des recherches en apprenant les recherches d’Urbain. Ses recherches étaient quand même les plus avancées.

Durant des années, von Welsbach et Urbain entre en conflit pour la paternité de la découverte. Cela a provoqué des tensions politiques franco-austro-hongrois. En 1909, la découverte des éléments est attribuée au chimiste français, Urbain. Le lutécium a été modifié en « lutetium » et « l’ytterbium » a été conservé.

Les utilisations de l’ytterbium

L’ytterbium est encore peu utilisé dans la vie courante :

il améliore le traitement de l’acier inoxydable ;
il compose une horloge atomique ;
il est de plus en plus employé comme ion actif pour cristaux laser. Par exemple le Yb:YAG ou le Yb:KYW émet environ 1030 à 1070 nm dans le proche infrarouge.

Actuellement, d’autres applications sont en cours d’exploration :

le Yb₂O₃ dans l’activation de substance phosphorescente pour la lumière infrarouge :
le Yb₂O₃ composant des lentilles acoustiques en silicone pour barrettes échographiques ;
le ¹⁶⁹Yb comme source de rayonnement des appareils radiographiques. Son spectre d’émission améliore la qualité des clichés ;
l’halogénure de Yb comme semi-conducteur ;
le YbAlAu et le YbAlB4 comme supraconducteur ;
dans la jauge de contrainte en usant de la variation de sa conductivité ;
dans l’informatique quantique pour créer des mémoires. Cela permettrait de maintenir l’information quantique. Elle est représentée par la polarisation d’un photon le temps nécessaire à sa multiplication ;
dans la genèse de cristaux temporels.