Ytterbium
Fragment d'ytterbium.
Thulium ← Ytterbium → Lutécium — 70 Yb ↑ Yb ↓ No Tableau complet • Tableau étendu
Position dans le tableau périodique
Symbole	Yb
Nom	Ytterbium
Numéro atomique	70
Groupe	–
Période	6e période
Bloc	Bloc f
Famille d'éléments	Lanthanide
Configuration électronique	[Xe] 4f14 6s2
Électrons par niveau d’énergie	2,8,18,32,8,2
Propriétés atomiques de l'élément
Masse atomique	173,04 ± 0,03 u[1]
Rayon atomique (calc)	175 pm (222 pm)
Rayon de covalence	187 ± 8 pm[2]
État d’oxydation	3
Électronégativité (Pauling)	1,1
Oxyde	Base
Énergies d’ionisation[3]
1re : 6,254 16 eV	2e : 12,176 eV
3e : 25,05 eV	4e : 43,56 eV
Isotopes les plus stables
Iso AN Période MD Ed PD MeV 168Yb 0,13 % stable avec 98 neutrons 170Yb 3,05 % stable avec 100 neutrons 171Yb 14,3 % stable avec 101 neutrons 172Yb 21,9 % stable avec 102 neutrons 173Yb 16,12 % stable avec 103 neutrons 174Yb 31,8 % stable avec 104 neutrons 176Yb 12,7 % stable avec 106 neutrons
Propriétés physiques du corps simple
État ordinaire	solide
Masse volumique	6,903 g·cm-3 (α) 6,966 g·cm-3 (β)[1]
Système cristallin	Cubique à faces centrées
Couleur	blanc argenté
Point de fusion	824 °C[1]
Point d’ébullition	1 196 °C[1]
Énergie de fusion	7,66 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation	128,9 kJ·mol-1
Volume molaire	24,84×10-3 m3·mol-1
Vitesse du son	1 590 m·s-1 à 20 °C
Chaleur massique	150 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique	3,51×106 S·m-1
Conductivité thermique	34,9 W·m-1·K-1
Divers
No CAS	7440-64-4[4]
No ECHA	100.028.339
Précautions
SGH[5]
État pulvérulent : Danger H228, H302, H312, H315, H319, H332, H335, P210, P261, P280 et P305+P351+P338 H228 : Matière solide inflammable H302 : Nocif en cas d'ingestion H312 : Nocif par contact cutané H315 : Provoque une irritation cutanée H319 : Provoque une sévère irritation des yeux H332 : Nocif par inhalation H335 : Peut irriter les voies respiratoires P210 : Tenir à l’écart de la chaleur/des étincelles/des flammes nues/des surfaces chaudes. — Ne pas fumer. P261 : Éviter de respirer les poussières/fumées/gaz/brouillards/vapeurs/aérosols. P280 : Porter des gants de protection/des vêtements de protection/un équipement de protection des yeux/du visage. P305+P351+P338 : En cas de contact avec les yeux : rincer avec précaution à l’eau pendant plusieurs minutes. Enlever les lentilles de contact si la victime en porte et si elles peuvent être facilement enlevées. Continuer à rincer.
Transport[5]
État pulvérulent : - 3089 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'ytterbium est un élément chimique de symbole Yb et de numéro atomique 70.

L'ytterbium est un métal du groupe des terres rares. Comme les autres lanthanides, il est gris argent, malléable et ductile à la température ambiante. Il doit être conservé à l'abri de l'air, surtout humide.

L'appellation ytterbium, 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, erbium et terbium partagent la même étymologie.

Comme la plupart des lanthanides, il est extrait de la monazite où on le trouve dans une proportion de 0,03 %. L'ytterbium a trois formes allotropiques. Les températures de transition sont −13 °C et 795 °C. Entre ces deux températures, (forme béta) il adopte une structure cubique à faces centrées, tandis qu'à haute température (forme gamma), il devient cubique centré. L'ytterbium naturel est un mélange de 7 isotopes stables.

Échantillon d'ytterbium.

Découverte

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^[6].

Près d'un demi-siècle plus tard, le Suédois Carl Gustav Mosander parvient à isoler trois composés distincts à partir de l'yttria grâce à de nouveaux procédés de cristallisation fractionnée. 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)^[7].

En 1878, le chimiste suisse Jean Charles Galissard de Marignac découvre que l'erbine n'est pas homogène et contient en fait plusieurs éléments distincts. En traitant les chlorures en solution avec de l'acide hyposulfureux, il parvient à séparer un nouveau sel, incolore, des sels roses d'oxyde d'erbium. Consacrant la place d'Ytterby dans l'histoire de la nomenclature chimique, il nomme cette « terre » ytterbine (en latin ytterbia) et la considère comme un composé d'un nouvel élément chimique, l'ytterbium^[7].

Ces expériences sont répétées l'année suivante en Suède par Lars Fredrik Nilson qui confirme la découverte et parvient à isoler un élément supplémentaire en poursuivant la procédure de fractionnement. Il le nomme scandium en l'honneur de la Scandinavie^[8].

Le Français Georges Urbain, l'Autrichien Carl Auer von Welsbach et l'Américain Charles James (en) découvrent presque simultanément et indépendamment en 1907 que l'ytterbine de Marignac est constituée de deux éléments distincts. Le 4 novembre 1907, Urbain présente ses recherches à l'Académie des Sciences de Paris et propose de nommer les deux éléments néo-ytterbium, « afin d'éviter les confusions avec l'ancien élément de Marignac », et lutécium, « dérivé de l'ancien nom de Paris »^[9]. Le 19 décembre, Le baron von Welsbach annonce à son tour le résultat de ses travaux menés depuis 1905. Il recommande les noms cassiopeium (Cp, d'après la constellation Cassiopée, correspondant au lutécium) et aldebaranium (Ad, d'après l'étoile Aldébaran, en remplacement de l'ytterbium)^[10]. Parallèlement, à l'Université du New Hampshire, Charles James avait pu isoler des quantités importantes du compagnon de l'ytterbium durant l'été 1907. Apprenant l'annonce faite par Georges Urbain, il renonce à revendiquer la paternité du nouvel élément. Pourtant, parmi les trois scientifiques, il était probablement celui dont les recherches étaient les plus avancées^[7].

Durant les années qui suivent, Urbain et von Welsbach se disputent la paternité de la découverte dans un conflit exacerbé par les tensions politiques entre la France et l'Autriche-Hongrie. En 1909, la Commission Internationale des Poids atomiques donne finalement la préséance au lutécium de Georges Urbain (réorthographié lutetium), tout en conservant le nom ytterbium pour le second élément^[7].

Utilisations

Très peu d'utilisations courantes :

• acier inoxydable : amélioration des propriétés de traitement de l'acier inoxydable ;
• horloge atomique^[12];
• ion actif pour cristaux laser : ion actif de plus en plus utilisé dans des cristaux laser comme Yb:YAG ou Yb:KYW émettant à environ 1030-1070 nm (environ 1 micromètre) dans le proche infrarouge.

Quelques pistes, actuellement en phase de recherche :

• activateur de substance phosphorescente pour la lumière infrarouge sous forme de Yb₂O₃ ;
• dopant des lentilles acoustiques en silicone pour barrettes échographiques sous forme de Yb₂O₃ ;
• médecine, radiographie industrielle : source de rayonnement entre autres pour des appareils radiographiques portables utilisant ¹⁶⁹Yb, son spectre d'émission permet de réaliser des clichés de très bonne qualité, voisins de clichés obtenus avec un tube à rayons X ;
• semi-conducteur : halogénure de Yb ;
• supraconducteur : YbAlAu, YbAlB4;
• jauge de contrainte : permettrait de mesurer les très fortes contraintes en utilisant la variation de sa conductivité ;
• Informatique quantique : création de mémoires quantiques permettant de maintenir l'information quantique représentée par la polarisation d'un photon le temps nécessaire pour assurer sa duplication^[13],[14] ;
• Informatique quantique : création de cristaux temporels, nouvelle phase de la matière^[15],[16].

Notes et références

Voir aussi