Erbium
Échantillon d'erbium.
Holmium ← Erbium → Thulium — 68 Er ↑ Er ↓ Fm Tableau complet • Tableau étendu
Position dans le tableau périodique
Symbole	Er
Nom	Erbium
Numéro atomique	68
Groupe	–
Période	6e période
Bloc	Bloc f
Famille d'éléments	Lanthanide
Configuration électronique	[Xe] 4f12 6s2
Électrons par niveau d’énergie	2, 8, 18, 30, 8, 2
Propriétés atomiques de l'élément
Masse atomique	167,259 ± 0,003 u[1]
Rayon atomique (calc)	175 pm (226 pm)
Rayon de covalence	189 ± 6 pm[2]
État d’oxydation	3
Électronégativité (Pauling)	1,24
Oxyde	Base
Énergies d’ionisation[3]
1re : 6,107 7 eV	2e : 11,93 eV
3e : 22,74 eV	4e : 42,7 eV
Isotopes les plus stables
Iso AN Période MD Ed PD MeV 162Er 0,14 % stable avec 94 neutrons 164Er 1,61 % stable avec 96 neutrons 166Er 33,6 % stable avec 98 neutrons 167Er 22,95 % stable avec 99 neutrons 168Er 26,8 % stable avec 100 neutrons 169Er {syn.} 9,4 j β− 0,351 169Tm 170Er 14,9 % stable avec 102 neutrons
Propriétés physiques du corps simple
État ordinaire	solide
Masse volumique	9,066 g·cm-3 (25 °C)[1]
Système cristallin	Hexagonal compact
Couleur	blanc métallique
Point de fusion	1 529 °C[1]
Point d’ébullition	2 868 °C[1]
Énergie de fusion	17,2 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation	261 kJ·mol-1
Vitesse du son	2 830 m·s-1 à 20 °C
Chaleur massique	170 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique	1,17×106 S·m-1
Conductivité thermique	14,3 W·m-1·K-1
Divers
No CAS	7440-52-0[4]
No ECHA	100.028.327
No CE	231-160-1
Précautions
SGH[5]
État pulvérulent : Danger H228 et P210 H228 : Matière solide inflammable P210 : Tenir à l’écart de la chaleur/des étincelles/des flammes nues/des surfaces chaudes. — Ne pas fumer.
Transport[5]
État pulvérulent : 40 3089 Code Kemler : 40 : matière solide inflammable ou matière autoréactive ou matière autoéchauffante Numéro ONU : 3089 : POUDRE MÉTALLIQUE INFLAMMABLE, N.S.A. Classe : 4.1 Étiquette : 4.1 : Matières solides inflammables, matières autoréactives, matières solides explosibles désensibilisées et matières qui polymérisent Emballage : Groupe d'emballage II : matières moyennement dangereuses ;
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

L'erbium est un élément chimique de symbole Er et de numéro atomique 68. L'erbium constitue un métal du groupe des terres rares. Comme la plupart des autres lanthanides, il est de couleur gris argent, malléable et ductile à température ambiante. Il s'oxyde peu dans l'air sec.

L'appellation erbium, provient de l'endroit, Ytterby près de Stockholm en Suède, où l'on a découvert le minerai dans lequel ont également été identifiées plusieurs autres terres rares. Les éléments chimiques yttrium, terbium et ytterbium partagent la même étymologie.

L'erbium naturel est constitué d'un mélange de 6 isotopes stables.

Histoire

Morceau d'erbium métallique.

En 1789, le chimiste finlandais Johan Gadolin identifie un nouvel oxyde (ou « terre ») dans un échantillon d'ytterbite (rebaptisée plus tard « gadolinite » en son honneur). Cette nouvelle roche avait été découverte deux ans auparavant par le lieutenant Carl Axel Arrhenius près du village d'Ytterby en Suède. Ces travaux sont confirmés en 1797 par Anders Gustaf Ekeberg qui baptise le nouvel oxyde yttria^[7].

Près d'un demi-siècle plus tard, le Suédois Carl Gustav Mosander parvient à isoler plusieurs terres rares (cérium, lanthane et didyme) grâce à de nouveaux procédés de cristallisation fractionnée^[8]. Convaincu que l'yttria extraite de la gadolinite est également un mélange, il décide d'y chercher certains de ces nouveaux composés. À l'automne 1842, il parvient à isoler deux oxydes, l'un blanc (donnant des sels incolores), qu'il considère comme le véritable yttrium, et l'autre jaune (donnant des sels roses), qu'il décide de nommer « odinium » en l'honneur du dieu Odin de la mythologie nordique. Avant de publier les résultats de ces recherches en 1843, Mosander achève une étape supplémentaire de fractionnement des oxalates de ces composés et découvre un troisième oxyde. Il décide de conserver le terme yttria pour la fraction incolore (oxyde d'yttrium pur) et nomme la fraction jaune erbia et la fraction rose terbia, toujours en rappel du village d'Ytterby. Pour d'obscures raisons, les successeurs de Mosander intervertiront ces deux termes. C'est ainsi que erbia (l'erbine) finit par désigner l'oxyde d'erbium (rose) et terbia (la terbine) l'oxyde de terbium (jaune)^[9].

Dès la fin des années 1870, l'avènement des méthodes spectroscopiques montrent que l'erbine est elle aussi un mélange et permet d'y découvrir plusieurs nouveaux éléments : ytterbium, scandium, holmium et thulium (1879), puis dysprosium (1886) et enfin lutécium (1907). L'oxyde d'erbium pur n'est finalement isolé qu'en 1905 par Georges Urbain et Charles James (en). Le métal à l'état pur est quant à lui extrait pour la première fois en 1934 par Wilhelm Klemm (de) et Heinrich Bommer. Ces deux chimistes allemands y parviennent en réduisant le chlorure d'erbium anhydre avec des vapeurs de potassium^[10].

Caractéristiques

Isotopes

L'erbium est naturellement présent sous forme d'un mélange de 6 isotopes stables : ¹⁶²Er, ¹⁶⁴Er, ¹⁶⁶Er, ¹⁶⁷Er, ¹⁶⁸Er et ¹⁷⁰Er. L'erbium-166 est le plus abondant (33,503 %). 29 radioisotopes ont été caractérisés, le plus stable est ¹⁶⁹Er avec une demi-vie de 9,4 jours. L'élément compte également 13 isomères nucléaires, le plus stable étant ^167mEr avec une demi-vie de 2,269 secondes^[11].

Abondance naturelle et production

L'erbium est l'une des terres rares les plus abondantes. Sa concentration dans l'écorce terrestre est d'environ 3,5 g/tonne^[9], ce qui est presque le double de celle de l'étain et en fait le 44^e élément par ordre d'abondance^[7].

Les principales ressources minières sont situées en Chine et aux États-Unis. L'erbium peut être extrait des mêmes minerais que les autres terres rares, tels que xénotime, gadolinite, euxénite, fergusonite, polycrase ou blomstrandine, mais les plus utilisés sont la monazite et la bastnäsite. La production annuelle est d'environ 500 tonnes, principalement sous forme d'oxyde. Le métal pur est obtenu en chauffant le chlorure d'erbium avec des vapeurs de calcium sous vide et est disponible en morceaux, en lingots ou en poudre^[7]. Pour une pureté de 99,9 %, son prix était d'environ 21 $ le gramme en 2015^[10].

Utilisations

• Médecine nucléaire : synoviorthèse isotopique des doigts dans la polyarthrite rhumatoïde (erbium 169).
• Industrie nucléaire : du fait de sa forte capacité d'absorption des neutrons.
• Alliages : il diminue la dureté et facilite l'usinage du vanadium.
• Colorants : pour le verre et les glaçures pour porcelaine. L'oxyde d'erbium donne une couleur rose.
• Filtres photographiques : coloré en rose, il permet de rehausser la qualité des photos prises en ambiance nuageuse.
• Lasers médico-chirurgicaux :
  • Chirurgie : le laser YAG dopé à l'erbium concurrence ceux dopés à l'holmium.
  • Dentisterie : le laser Erbium est le plus polyvalent des lasers dentaires.
• Télécommunications optiques : les amplificateurs optiques à base de fibres dopées erbium sont devenus un élément standard des réseaux de télécommunications optiques longue distance.
• Panneaux solaires photovoltaïques : usage potentiel à la suite de la découverte d'un nouvel effet électronique^[12].

Notes et références

Voir aussi