Thulium
Le thulium est un élément chimique de symbole Tm et de numéro atomique 69. Le thulium est un métal du groupe des terres rares. Comme les autres lanthanides, il est malléable et ductile à la température ambiante. Il s'oxyde peu dans l'air sec.
Son nom dĂ©rive du grec « Thule », ce qui signifie « pays nordique ». Il s'agit de l'ancienne dĂ©nomination de la Scandinavie, oĂč l'on a trouvĂ© la gadolinite, minerai dans lequel Per Theodor Cleve l'a dĂ©couvert en 1879, en mĂȘme temps que l'holmium.
à l'origine, le symbole était « Tu » ; par la suite, l'accord s'est fait sur « Tm ».
C'est la plus rare des terres rares (0,007 % dans la monazite) ; sous forme de métal, il est beaucoup plus cher que l'or. Le thulium naturel est formé exclusivement de l'isotope stable 169Tm.
DĂ©couverte
| DĂ©couvertes des terres rares. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Diagrammes des découvertes des terres rares. Les dates entre parenthÚses sont les dates d'annonces des découvertes[6]. Les branches représentent les séparations des éléments à partir d'un ancien (l'un des nouveaux éléments conservant le nom de l'ancien, sauf pour le didyme). |
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 prÚs du village d'Ytterby en SuÚde. Ces travaux sont confirmés en 1797 par Anders Gustaf Ekeberg qui baptise le nouvel oxyde yttria[7].
PrÚs d'un demi-siÚcle plus tard, le Suédois Carl Gustav Mosander parvient à isoler trois composés distincts à partir de l'yttria grùce 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)[8].
En 1878, le chimiste suisse Jean Charles Galissard de Marignac découvre que l'erbine n'est pas homogÚne et il parvient à en extraire un nouvel élément, qu'il nomme ytterbium. Le Suédois Per Thodor Cleve décide de concentrer ses recherches sur les sels d'erbium restant aprÚs cette séparation. En 1879, il obtient trois fractions distinctes qu'il soumet à un examen spectroscopique. L'une correspond bien à l'erbium, mais les deux autres sont inconnues. En l'honneur de son pays, Cleve propose de les nommer holmium, d'aprÚs le nom latin de Stockholm, et thulium, d'aprÚs le nom légendaire de la Scandinavie[8].
En 1911, l'Américain Theodore William Richards procÚde à 15 000 recristallisations du bromate de thulium afin d'obtenir un échantillon de la plus grande pureté et déterminer sa masse atomique le plus précisément possible. Il reçoit le prix Nobel de chimie en 1914 en reconnaissance de ses travaux[7].
Propriétés
Propriétés physiques
Le thulium pur est brillant et argentĂ©. Il ternit lorsqu'il est exposĂ© Ă l'air. Il peut ĂȘtre coupĂ© au couteau[9] et il est mallĂ©able et ductile[10] : il possĂšde une duretĂ© comprise entre 2 et 3 sur l'Ă©chelle de Mohs. Le thulium est ferromagnĂ©tique en dessous de 32 K, antiferromagnĂ©tique entre 32 K et 56 K et paramagnĂ©tique au-dessus de 56 K[11]. Le thulium liquide est trĂšs volatil[12].
Le thullium possĂšde deux principales formes allotropiques : le thulium tĂ©tragonal α-Tm et le thulium hexagonal (le plus stable) ÎČ-Tm[10].
Propriétés chimiques
Le thulium ternit lentement dans l'air et brûle réellement à 150 °C pour former de l'oxyde de thulium(III) :
- 4 Tm + 3 O2 â 2 Tm2O3
Cet oxyde peut, par réaction avec le chlorure d'ammonium, former le chlorure de thulium(III)[13] :
Utilisations
Elles sont limitées, en raison du prix élevé de cet élément.
- Source de rayonnement : on utilise des composés de 169Tm « bombardés » avec des neutrons comme source de rayonnement dans des appareils radiographiques portables.
- Pigment pour tube cathodique : le sulfure de zinc dopé avec de l'oxyde de thulium (Tm2O3) sert comme substance phosphorescente bleue pour les tubes cathodiques.
- Composant pour micro-ondes : on utilise des céramiques magnétiques contenant de l'oxyde de thulium dans les magnétrons (dispositif générateur hyperfréquence, utilisé, par exemple, dans les fours à micro-ondes).
- Source de chaleur, entre autres dans des batteries nucléaires composées de l'isotope 171Tm. Celui-ci a une demi-vie de 1,92 ans.
Notes et références
- (en) Cet article est partiellement ou en totalitĂ© issu de lâarticle de WikipĂ©dia en anglais intitulĂ© « Thulium » (voir la liste des auteurs).
- (en) Beatriz Cordero, VerĂłnica GĂłmez, Ana E. Platero-Prats, Marc RevĂ©s, Jorge EcheverrĂa, Eduard Cremades, Flavia BarragĂĄn et Santiago Alvarez, « Covalent radii revisited », Dalton Transactions,â , p. 2832 - 2838 (DOI 10.1039/b801115j)
- (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC, , 89e Ă©d., p. 10-203
- (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, , 90e éd., 2804 p., Relié (ISBN 978-1-420-09084-0)
- Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
- Fiche Sigma-Aldrich du composé Thulium powder, ~40 mesh, 99.9% trace metals basis, consultée le 28 août 2018.
- (en) Episodes from the History of the Rare Earth Elements, Springer Netherlands, coll. « Chemists and Chemistry », (ISBN 9789401066143 et 9789400902879, DOI 10.1007/978-94-009-0287-9), xxi.
- (en) John Emsley, Nature's building blocks : an A-Z guide to the elements, Oxford, Oxford University Press, , 240â242 p. (ISBN 0-19-850341-5, lire en ligne).
- (en) Per Enghag, Encyclopedia of the Elements : Technical Data - History - Processing - Applications, John Wiley & Sons, , 1309 p. (lire en ligne).
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- (en) Jackson, M., « Magnetism of Rare Earth », The IRM quarterly, vol. 10, no 3,â , p. 1 (lire en ligne)
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- (de) Georg Brauer, Handbuch der PrÀparativen Anorganischen Chemie, vol. 2, , 608 p. (ISBN 978-3-432-87813-3 et 3-432-87813-3), p. 897
Voir aussi
Liens externes
- (en) « Technical data for Thulium » (consulté le ), avec en sous-pages les données connues pour chaque isotope
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| 5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | |||||||||||||||
| 6 | Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | |
| 7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | |
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