Les lanthanides (terres rares)
15 éléments · bloc f, période 6 · Les « terres rares » : aimants, lasers, écrans.
Les lanthanides sont les quinze éléments du lanthane au lutécium (numéros 57 à 71), placés sur la première ligne sous le tableau. Avec le scandium et l'yttrium, ils forment les « terres rares », qui ne sont pas si rares : le cérium est à peu près aussi abondant que le cuivre dans la croûte terrestre. Mais ils sont dispersés et chimiquement si semblables qu'il est très difficile de les séparer.
Ils sont devenus stratégiques : le néodyme fait les aimants les plus puissants (éoliennes, voitures électriques, écouteurs), l'europium donne le rouge des écrans, l'erbium amplifie la lumière des fibres optiques, le gadolinium sert de produit de contraste pour l'IRM. La Chine domine leur extraction et surtout leur raffinage.
Voir les lanthanides dans le tableau interactif →
Les 15 éléments de la famille
| N° | Symbole | Nom | Masse molaire (g/mol) | État à 0 °C | Découverte |
|---|---|---|---|---|---|
| 57 | La | Lanthane | 138,91 | Solide | 1839 |
| 58 | Ce | Cérium | 140,12 | Solide | 1803 |
| 59 | Pr | Praséodyme | 140,91 | Solide | 1885 |
| 60 | Nd | Néodyme | 144,24 | Solide | 1885 |
| 61 | Pm | Prométhium | [145] | Solide | 1945 |
| 62 | Sm | Samarium | 150,36 | Solide | 1879 |
| 63 | Eu | Europium | 151,96 | Solide | 1901 |
| 64 | Gd | Gadolinium | 157,25 | Solide | 1880 |
| 65 | Tb | Terbium | 158,93 | Solide | 1843 |
| 66 | Dy | Dysprosium | 162,5 | Solide | 1886 |
| 67 | Ho | Holmium | 164,93 | Solide | 1878 |
| 68 | Er | Erbium | 167,26 | Solide | 1843 |
| 69 | Tm | Thulium | 168,93 | Solide | 1879 |
| 70 | Yb | Ytterbium | 173,05 | Solide | 1878 |
| 71 | Lu | Lutécium | 174,97 | Solide | 1907 |
En chiffres
- Point de fusion : de 794,9 °C (Cérium) à 1 651,9 °C (Lutécium)
- Point d'ébullition : de 1 195,9 °C (Ytterbium) à 3 463,9 °C (Lanthane)
- Densité : de 5,26 g/cm³ (Europium) à 9,84 g/cm³ (Lutécium)
- Électronégativité (Pauling) : de 1,1 (Lanthane) à 1,27 (Lutécium)
- Masse atomique : de 138,91 u (Lanthane) à 174,97 u (Lutécium)
- Radioactifs : Prométhium
Chaque élément en bref
Lanthane (La)
Le chef de file discret des terres rares, caché au cœur des batteries hybrides et des objectifs photo.
Usages : Électrodes des batteries nickel-hydrure métallique (NiMH) des voitures hybrides ; Verres optiques à fort indice de réfraction pour objectifs photo et télescopes.
Cérium (Ce)
La terre rare la plus abondante, celle qui fait jaillir les étincelles de votre briquet.
Usages : Oxyde de cérium pour polir les verres, écrans et lentilles ; Pots catalytiques, où il stocke et relâche l'oxygène.
Praséodyme (Pr)
Le « jumeau vert » qui colore les céramiques et renforce les aimants.
Usages : Aimants néodyme-fer-bore, en alliage avec le néodyme ; Pigment jaune des céramiques et émaux (jaune de praséodyme).
Néodyme (Nd)
Le roi des aimants : sans lui, ni éoliennes géantes ni voitures électriques compactes.
Usages : Aimants NdFeB des moteurs de voitures électriques et des éoliennes ; Disques durs, haut-parleurs, écouteurs et vibreurs de téléphone.
Prométhium (Pm)
Le fantôme des lanthanides : aucun de ses atomes n'est stable.
Usages : Micro-batteries nucléaires (bêtavoltaïques) pour stimulateurs cardiaques et sondes spatiales, autrefois ; Peintures luminescentes pour cadrans de montres, en remplacement du radium.
Samarium (Sm)
L'aimant qui ne craint pas la chaleur, et le premier élément nommé (indirectement) d'après une personne.
Usages : Aimants samarium-cobalt pour l'aéronautique, le militaire et les moteurs chauds ; Samarium-153, médicament contre les douleurs des métastases osseuses.
Europium (Eu)
Le rouge de nos anciens téléviseurs et la lueur secrète des billets en euros.
Usages : Luminophores rouges des écrans cathodiques et des lampes fluorescentes ; Luminophores bleus et rouges de certaines LED blanches.
Gadolinium (Gd)
L'élément qui rend vos IRM plus nettes et qui devient magnétique quand il fait frais.
Usages : Agents de contraste pour l'IRM ; Absorbeur de neutrons dans les réacteurs et le blindage.
Terbium (Tb)
Le vert lumineux des écrans et le métal qui transforme une table en haut-parleur.
Usages : Luminophores verts des lampes fluorescentes et écrans ; Terfenol-D pour sonars, actionneurs et haut-parleurs « de surface ».
Dysprosium (Dy)
« Difficile à obtenir » : le dysprosium porte bien son nom et vaut de l'or pour les aimants.
Usages : Aimants NdFeB résistants à la chaleur (voitures électriques, éoliennes) ; Terfenol-D, avec le terbium.
Holmium (Ho)
Le plus magnétique des atomes, et un laser qui pulvérise les calculs rénaux.
Usages : Lasers holmium-YAG en urologie (calculs rénaux, prostate) ; Pièces polaires concentrant le champ des électroaimants puissants.
Erbium (Er)
Le discret amplificateur qui fait traverser les océans à Internet.
Usages : Amplificateurs optiques des câbles de télécommunication longue distance ; Lasers erbium-YAG en dermatologie et en dentisterie.
Thulium (Tm)
L'une des terres rares les plus discrètes, purifiée au prix de 15 000 cristallisations.
Usages : Lasers à fibre dopée thulium (2 micromètres) en chirurgie urologique ; Thulium-170, source de rayons X pour appareils de radiographie portables.
Ytterbium (Yb)
L'élément des horloges atomiques record et des lasers qui découpent l'acier.
Usages : Lasers à fibre dopée ytterbium pour la découpe et le soudage des métaux ; Horloges atomiques optiques.
Lutécium (Lu)
Le dernier des lanthanides, baptisé d'après Paris et devenu arme anticancer.
Usages : Lutécium-177 en radiothérapie ciblée du cancer ; Cristaux scintillateurs (LSO, LYSO) des scanners TEP.
Les autres familles
Métaux alcalins · Alcalino-terreux · Métaux de transition · Métaux pauvres · Métalloïdes · Non-métaux · Halogènes · Gaz nobles · Actinides · Propriétés inconnues