Transcript Présentation

Présentation générale
Lanthanides : Ce-Lu
Lanthanoïdes : La-Lu
Terres rares : +SC/Y
IUPAC : 15 éléments lanthanides La-Lu
I. Historique Nomenclature
• 1751: découverte du premier élément du bloc f:
U, identifié en 1789 par Martin Heinrich
Klaproth (chimiste allemand) et isolé à l’état
métallique
par
Eugène-Melchior
Péligot
(chimiste français) en 1841
Klaproth
1743-1817
Péligot
1811-1890
I. Historique Nomenclature
• En 1787 : Carl Axel Arrhénius (lieutenant et chimiste
amateur) découvre une roche noire lourde dans une
ancienne carrière proche du village suédois d’Ytterby
(baie de Stockholm). Il fait parvenir la roche qui sera
nommé dans un premier temps Ytterbite (puis
gadolinite) à différents chimistes pour analyse.
I. Historique Nomenclature
• 1794: John Gadolin (chimiste finlandais) isole
l ’yttria (oxyde d’yttrium).
Ytterbite
(Be2FeY2SiO10)
HNO3/HCl
Fe3+, Be2+, Y3+
SiO2
K2CO3 pH 4-5
Y3+
Be(OH)2,
FeCO3
O2 / H2O
NH3 pH 7-8
Y(OH)3
Fe(OH)3
Confondu
J. Gadolin
avec Al
1760-1852
Be est
découvert en
1798 par
Vauquelin
I. Historique Nomenclature
• 1794: John Gadolin (chimiste finlandais) isole
l ’yttria (oxyde d’yttrium).
un minerai contenant au moins 10
nouveaux éléments
Y, Tb, Er, Yb, Sc, Ho, Tm, Gd,
Dy, Lu
J. Gadolin
1760-1852
• 1794 – 1907: beaucoup de travaux sur les
nouveaux éléments
Minerais cériques: ceria
• 1803: Jöns Jacob Berzélius et Wilhelm
von Hisinger (chimistes suédois) : Ce (58)
J.J. Berzélius
1779-1848
W. Hisinger
1766-1852
Minerais cériques: ceria
• Berzélius : électropositif, électronégatif,
catalyse, polymérisation
• Propose les noms lithium, vanadium,
sodium ; il a isolé de
nombreux éléments (Si, Ti,
Th…)
J.J. Berzélius
1779-1848
Minerais cériques: ceria
• 1839: Carl Gustaf Mosander (chimiste
suédois) : La (57)
C.G.
Mosander
1797-1858
Minerais cériques: ceria
• 1879: Paul-Emile (ou François) Lecoq de
BoisBaudran (chimiste français) : Sm
(62) (Colonel Vasili SamarskyBykhovets)
P.-E. Lecoq de
BoisBaudran
1838-1912
Heinrich Rose
1795-1864
Miass dans le sud des montagnes de
l’oural en 1847
Minerais cériques: ceria
• 1880: Jean Charles
Galissard de Marignac
(chimiste suisse) : Gd
(64)
Jean Charles Galissard de Marignac
1817-1894
Minerais cériques: ceria
• 1885: Carl Auer von Welsbach (chimiste
autrichien) : Pr (59) et Nd (60)
Carl Auer von Welsbach
1858-1929
Minerais cériques: ceria
• 1896: Demarçay: Eu (63)
Eugène Anatole Demarçay
1852-1904
Minerai yttrique: yttria
•
•
•
•
1843: Mosander: Er (68)
1878: Mosander: Tb (65)
1878: Jean Charles de Marignac: Yb (70)
1879: Per Teodor Cleve (suédois 18401905): Ho (67) et Tm (69)
• 1886: Lecoq de BoisBaudran: Dy (66)
• 1907: Georges Urbain (français 18721938) et von Welsbach: Lu (71)
• 1913: Moseley montre qu ’il existe 14 éléments
entre La et Lu
• 1918 - 1921: pour ces éléments, remplissage de la
sous couche quantique f
• 1945: dernier lanthanide: Pm (61)
toxique et noyau instable
• depuis 1955: utilisation industrielle de plus en plus
intensive
Production mondiale globale
II. Lanthanides et terres rares
Lanthanides Ln
Terres rares: lanthanides (- Pm) + Sc Y Lu et Th
La
Ce
Pr
Nd : terres cériques
les autres : terres yttriques
Abondance relative des éléments
sur la croûte terrestre
Abondance naturelle des lanthanides
Z 57 58 59 60 61
62 63 64 65 66 67 68 69 70 71
Produit artificiellement
(quelques traces naturelles)
Abondance relative dans les minerais
Abondance des lanthanides dans le
corps humain
Lanthanides measured in human placental tissues followed a
distribution pattern similar to that of the Earth's crust, indicating
that human exposure to these elements is derived mainly from
natural sources ; J. Anal. At. Spectrom., 2010, 25, 1298
III. Minerais
A) Provenance des minerais
Les plages du bout du monde ...
Australie, Brésil, Afrique
du Sud, Sri Lanka….
Réserves mondiales estimées:
150 millions de tonnes
B) Les différents minerais
60% à 70% de terres rares
1) Bastnaésite
Origine: Etats Unis et Chine
fluorocarbonates LnCO3F
98,9% terres cériques
1,1% de terres yttriques
Mine de bastnaésite aux USA
(Sierra Nevada)
Mine Californienne du désert de Mojave
Mine du Mountain Pass
dans le désert de Mojave
(nom issu d’un peuple
amérindien Les Mohaves)
Mine de Bayan obo
(120 km de Baotou)
2) Monazite
Origine: Australie, Brésil…
phosphates mixtes LnPO4
92,4% terres cériques
7,6% terres yttriques
3) Xenotime:
phosphates mixtes LnPO4
91,6% terres cériques
8,4% terres yttriques
4) Loparite:
Origine: péninsule de Kola en Russie
oxyde contenant 19,9%
de CeO2
et 9,9% de La2O3
5) Latérite: sol argileux des zones
tropicales et sub tropicales (Chine)
oxyde contenant 19,9%
de CeO2
et 9,9% de La2O3
Composition des différents minerais
La Ce Pr Nd
Majoritaires
Terres cériques
Composition des différents minerais
terres yttriques
majoritaires
Productions minières en 2008
en tonnes d’oxydes de terres rares
Quelles applications pour les terres rares ?
2009 : 124000 tonnes
Céramiques
Luminescents
catalyseurs
6%
20%
7%
Verres
10% optiques
15%
12%
18%
Poudre
de polissage
aimants
Métaux et
alliages
Quelles applications pour les terres rares ?
2009 : 124000 tonnes
Décoloration et coloration du
verre
Pigments colorés
Alliages et additifs
métallurgiques
Amélioration des propriétés thermiques
et mécaniques des aciers
Remplacement des métaux toxiques
comme Cd
Autres applications
• Défense
• Industrie nucléaire
• Substitution de composés toxiques dans
les pigments, les réfrigérants,…
• Applications respectant l’environnement
V Aspect économique
V Aspect économique
V Aspect économique
1958 2007
1958 2007
Samarium
440
300
Gadolinium
730
400
Dysprosium
730
500
Europium
9250 6500
Terbium
3750 1300
Lutétium
8580 7500
Lanthane
340
350
Cérium
330
350
Néodyme
420
450
Erbium
730
725
1958 2007
Praséodyme
Prix pour 1kg de métal en $
420
540
Thulium
4620 6500
Ytterbium
1260 1600
Holmium
730
1200
V Aspect économique
Rare Earth Oxide
2007
2008
2009
2010
2010
14/02/11
Lanthanum Oxide
3.44
8.71
4.88
23.67
52.49
64.10
Cerium Oxide
3.04
4.56
3.88
23.05
52.62
67.10
Neodymium Oxide
30.24
31.90
19.12
55.81
81.38
114.00
Praseodymium Oxide
29.05
29.48
18.03
54.37
78.62
105.50
Samarium Oxide
3.60
5.20
3.40
14.40
36.58
61.10
Dysprosium Oxide
89.10
118.49 115.67 281.54 287.85
375.00
Europium Oxide
323.90 481.92 492.92 585.31 611.54
646.00
Terbium Oxide
590.40 720.77 361.67 593.38 620.38 640.00
Prix en US$ par kg pour une pureté de 99% sur une base hors taxes et frais de transports
Source : Lynas corporation
+700% sur certains minerais
+700% sur certains minerais
V Aspect économique
V Aspect économique
V Aspect économique
V Aspect économique
V Aspect économique