Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
La production des lanthanides à partir des minerais enrichis est assez complexe, leurs propriétés structurales et chimiques ne facilitant pas la séparation. Les traitements hydrométallurgiques mis en œuvre sont des techniques de précipitation sélective, d’échange d’ions sur résine, mais surtout d’extraction par solvant. Les applications industrielles des terres rares sont pointues et très diversifiées, elles résident dans la particularité de leurs structures électroniques.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Valérie BUISSETTE : Docteur ès Sciences - Research Fellow & Responsable du Département de Recherche Matériaux Inorganiques Avancés - Solvay – Special Chem Business, Aubervilliers, France
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Thierry LE MERCIER : Docteur ès Sciences - Research Fellow & Responsable du Département des Matériaux Inorganiques Fonctionnels - Solvay – Corporate Research & Innovation, Aubervilliers, France
INTRODUCTION
Les terres rares (ou lanthanides) sont des éléments chimiques présentant des propriétés uniques qui les rendent incontournables dans de nombreuses technologies, qu’elles soient traditionnelles ou émergentes, par exemple dans le domaine de l’énergie, de l’éclairage, de la mobilité durable, de l’électronique, des télécommunications, de l’aéronautique, et des applications médicales.
Même si les terres rares sont relativement abondantes dans la croûte terrestre, elles sont souvent peu concentrées dans les minerais, et leur production est aujourd’hui essentiellement concentrée en Chine. Des inquiétudes naissent donc sur leur disponibilité à moyen terme ; certaines sont maintenant identifiées sur la liste des métaux critiques par les grandes puissances mondiales.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de sept. 1993 par Alain LÉVÊQUE, Patrick MAESTRO
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Différentes chimies des terres rares
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2. Propriétés générales des terres rares
2.1 Configuration électronique unique des terres rares
À partir du xénon, gaz rare qui précède les lanthanides, la configuration électronique élémentaire des lanthanides métalliques s’écrit (tableau 1) :
Dans le cas des ions Ln3+, la configuration électronique s’écrit :
La règle de remplissage des orbitales de Klechkowski n’est pas respectée pour toutes les lanthanides . Suivant cette règle, le remplissage doit se faire dans l’ordre 4f puis 5d. Pour trois éléments, c’est l’inverse qui se produit :
-
couche 4f vide (La-4f0) ou presque (Ce-4f1) ;
-
couche demi-pleine (Gd-4f7).
Les lanthanides sont caractérisés par l’existence d’électrons dans les orbitales 4f de faible extension spatiale (figure 2). Elles sont écrantées de l’environnement extérieur par les orbitales de plus grande extension spatiale (5s, 5p, 6s, 5d), et ne participent pas à la liaison chimie.
Le remplissage des couches 4f a donc très peu d’incidence sur les propriétés chimiques, très similaires pour l’ensemble des lanthanides. Cela explique pourquoi il est si difficile de les isoler les unes des autres au sein d’un minerai. Cette particularité peut être mise à profit lors de l’élaboration de nouveaux matériaux où de nombreuses terres rares peuvent être incorporées dans une même structure sans modifier drastiquement les conditions...
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Propriétés générales des terres rares
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - FLAHAUT (J.) - Les éléments des terres rares. - Masson (1969).
-
(2) - Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths. - Vol. 1 à vol. 53 ed. Elsevier (1978) (2018).
-
(3) - KILBOURN (B.) - * - . – A Lanthanide Lanthology, published by Molycorp Inc (1993).
-
(4) - MC GILL (I.) - Rare Earth Elements. - Ullmann’s Encyclopedia of industrial chemistry, Vol. 31, Wiley-VCH (2012).
-
(5) - BRU (K.), CHRISTMANN (P.), LABBÉ (J.-F.), LEFEBVRE (G.) - * - . – Panorama 2014 du marché des Terres Rares Rapport public BRGM/RP-65330-FR (2015).
-
(6) - LUCAS (J.), LUCAS (P.), LE MERCIER (T.), ROLLAT (A.), DAVENPORT (W.) - Rare Earth Science, Technology, production and use. - Elsevier (2015).
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