Yttrium
Le yttrium est un élément chimique avec le symbole Y et le numéro atomique 39. Il est un métal métallique à transition chimiquement similaire aux lanthanides et a souvent été classé comme un "élément rare terrestre". L'yttrium est généralement trouvé combiné avec les lanthanides dans les minéraux de l'élément rare et ne se trouve jamais en nature comme un élément pur.
Identité
- Masse atomique
- 88.906 u
- Catégorie
- Métaux de transition
- Groupe
- 3
- Période
- 5
- Bloc
- d
- États d'oxydation
- +3
- État physique (à 25 °C)
- Solide
- Apparence
- blanc argenté
Structure électronique
- Configuration électronique
- 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d1
- Configuration abrégée
- [Kr] 4d1 5s2
- Électrons par couche
- 2, 8, 18, 9, 2
- Électronégativité (Pauling)
- 1.22
- Affinité électronique
- 29.6 kJ/mol
- 1ʳᵉ énergie d'ionisation
- 600 kJ/mol
- Énergies d'ionisation
- 600 · 1180 · 1980 · 5847 · 7430… kJ/mol
Propriétés physiques
- Point de fusion
- 1525.8 °C (1799 K)
- Point d'ébullition
- 2929.8 °C (3203 K)
- Densité
- 4.472 g/cm³
- Capacité thermique molaire
- 26.5 J/(mol·K)
Comportement chimique de l'yttrium
L'yttrium est un métal de transition du groupe 3, de symbole Y et de numéro atomique 39. C'est un métal blanc argenté, chimiquement proche du scandium et des lanthanides. Son état d'oxydation dominant est +3. Sa chimie est étroitement liée aux éléments des terres rares avec lesquels il coexiste.
Réactivité
2 Y + 3 Cl2 -> 2 YCl3
L'yttrium réagit avec le chlore en formant le chlorure d'yttrium(III), solide blanc qui est le précurseur de nombreux composés de l'yttrium.
2 Y + 3 H2O (hot) -> 2 Y(OH)3 + 3 H2
L'yttrium réagit avec la vapeur d'eau à haute température, libérant de l'hydrogène et formant l'hydroxyde d'yttrium.
Composés notables
| Composé | Formule | Utilisation ou importance |
|---|---|---|
| Chlorure d'yttrium(III) | YCl3 | Solide blanc ; précurseur de composés et catalyseur |
| Oxyde d'yttrium | Y2O3 | Solide blanc ; utilisé dans les lasers, la fluorescence et la céramique |
| Grenat d'yttrium et d'aluminium | YAG (Y3Al5O12) | Cristal de haute dureté ; utilisé dans les lasers à rayons et les matériaux optoélectroniques |
Distribution de la couche électronique
Afficher dans le générateur d'atomesIsotopes
L'yttrium naturel est un isotope stable unique : l'yttrium-89 (100 %). Les radioisotopes comprennent l'yttrium-90, produit de fission avec une demi-vie de 64 heures utilisé en radiothérapie ciblée, et l'yttrium-86 pour la recherche en imagerie TEP.
Occurrence et production
Élément trace de la croûte (environ 30 ppm) dans la gadolinite, la xénotime et les minéraux phosphatés, toujours avec les lanthanides. Il est récupéré lors du traitement des terres rares. Les principales réserves se trouvent en Chine, en Australie, en Inde et au Brésil.
Histoire et origine du nom
Johan Gadolin trouva l'yttrie en 1794 dans un minéral de Ytterby, en Suède. Le village donna son nom à l'yttrium, à l'ytterbium, au terbium et à l'erbium. L'yttrium fut le premier élément des terres rares reconnu et son étude ouvrit le champ des lanthanides.
Applications et importance de l'yttrium
Utilisations de l'élément
Utilisé dans les lasers Nd:YAG, les luminophores rouges pour LED et écrans, les supraconducteurs à haute température, les céramiques techniques, les capteurs de rayonnement et les alliages spéciaux résistant à l'oxydation à haute température.
Utilisations de ses composés
Le YAG accueille les ions laser ; l'yttrie stabilise les céramiques de zircone et les électrolytes de piles à combustible ; les orthophosphates et les silicates servent dans les écrans et les détecteurs à scintillation.
Santé, sécurité et environnement
Rôle biologique
L'yttrium n'est pas essentiel pour la vie. Les composés inorganiques peuvent être toxiques à fortes doses. La poussière irrite la peau et les voies respiratoires ; l'yttrium-90 à usage médical est manipulé dans des systèmes cliniques scellés, pas dans les matériaux courants.
Sécurité
Le métal est assez stable, mais la poudre fine est inflammable. Le travail industriel nécessite une ventilation et une protection respiratoire. Les déchets vont vers des installations agréées ; les isotopes médicaux exigent un contrôle radiologique.
Environnement
Matériau critique de haute technologie dont l'extraction et la séparation des terres rares génèrent des déchets. L'utilisation efficace, les produits à longue durée de vie et le recyclage des lasers, luminophores et céramiques réduisent la pression sur les sources primaires.
Questions fréquentes sur l' Yttrium
Pourquoi l'yttrium apparaît-il dans tant de lasers ?
Le grenat d'yttrium et d'aluminium (YAG) est un cristal dur et stable qui peut accueillir des ions tels que le néodyme émettant la lumière laser. L'yttrium forme la charpente qui maintient les ions émetteurs. Ces lasers découpent, soudent et traitent des matériaux et servent en science et en médecine de précision.
Comment l'yttrium aide-t-il les piles à combustible ?
L'yttrie stabilise l'électrolyte de zircone des piles à combustible à oxyde solide. L'électrolyte doit conduire les ions oxygène à haute température sans laisser passer les électrons. La zircone stabilisée à l'yttrium le fait, permettant la production électrochimique d'énergie. L'épaisseur, la température et la composition déterminent les performances.
Quel lien l'yttrium a-t-il avec les caméras à rayons X ?
Certains composés d'yttrium sont des scintillateurs qui transforment le rayonnement de haute énergie en éclats mesurables, comme l'orthosilicate de lutétium et d'yttrium activé au cérium dans les détecteurs. L'électronique enregistre ensuite les signaux pour les images ou les mesures.
Pourquoi classe-t-on l'yttrium avec les terres rares s'il n'est pas un lanthanide ?
Parce que sa taille, sa chimie +3 et ses minerais correspondent aux lanthanides lourds, donc il les accompagne dans la nature et l'industrie. Les usines les séparent ensemble. Historiquement, ce fut la première découverte des terres rares, d'où l'association durable.
Pourquoi ajoute-t-on de l'yttrium à la zircone céramique ?
L'yttrie stabilise les structures cristallines de la zircone et contrôle ses transformations. La zircone pure change de volume avec les changements de phase et se fissure ; la zircone stabilisée à l'yttrium reste tenace et stable. Elle est utilisée dans les couronnes dentaires, les céramiques techniques et les dispositifs électrochimiques.
Pourquoi l'yttrium se trouve-t-il dans certains supraconducteurs ?
Le YBCO (oxyde d'yttrium, de baryum et de cuivre) conduit sans résistance au-dessous de sa température critique. Il intéresse les technologies de puissance, d'aimants et de recherche. Mais sa fabrication et son utilisation exigent une composition et des conditions strictes ; l'yttrium seul ne rend rien supraconducteur.
Pourquoi l'yttrium apparaît-il dans les alliages de haute technologie ?
De petites additions peuvent améliorer le comportement à haute température ou la résistance à l'oxydation des métaux, stabiliser des phases céramiques ou régler des hôtes optiques. L'effet dépend du matériau hôte, de la concentration et du traitement ; il n'y a pas de fonction universelle.
Principales sources consultées : PubChem, Royal Society of Chemistry, NIST, IUPAC. Dernière révision : novembre 2026.