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C C C C C C C C C C C Ch h h h h h h h h h h hi i i i i i i i i i i im m m m m

C C C C C C C C C C C Ch h h h h h h h h h h hi i i i i i i i i i i im m m m m m m m m m m mi i i i i i i i i i i ie e e e e e e e e e e e s s s s s s s s s s s sy y y y y y y y y y y ys s s s s s s s s s s st t t t t t t t t t t té é é é é é é é é é é ém m m m m m m m m m m ma a a a a a a a a a a at t t t t t t t t t t ti i i i i i i i i i i iq q q q q q q q q q q qu u u u u u u u u u u ue e e e e e e e e e e e d d d d d d d d d d d de e e e e e e e e e e es s s s s s s s s s s s E E E E E E E E E E E El l l l l l l l l l l lé é é é é é é é é é é ém m m m m m m m m m m me e e e e e e e e e e en n n n n n n n n n n nt t t t t t t t t t t ts s s s s s s s s s s s d d d d d d d d d d d de e e e e e e e e e e e t t t t t t t t t t t tr r r r r r r r r r r ra a a a a a a a a a a an n n n n n n n n n n ns s s s s s s s s s s si i i i i i i i i i i it t t t t t t t t t t ti i i i i i i i i i i io o o o o o o o o o o on n n n n n n n n n n n I I_ _ G Gr ro ou up pe e 3 3 ( (S Sc c, , Y Y, , L La a, , A Ac c) ) A A. . G Gé én né ér ra al li it té és s 1 1) ) É Ét ty ym mo ol lo og gi ie e On appelle ces éléments les "terres rares" car ils sont … Rares. Leur nom est dérivé de : q q Scandium comme Scandinavie, là où on l'a découvert. q q Yttrium d'après la ville Suédoise d'Ytterby q q Lanthane du Grec λαντανǫι qui veut dire "être caché". Élément que l'on a découvert plus tard dans un minerai de nitrate de cérium. q q Actinium du Grec ακτινοσ qui signifie "rayonnement", cet élément étant radioactif. 2 2) ) É Ét ta at t n na at tu ur re el l Le Scandium est rare. On le trouve très diffus (à 6 ppm) dans quelques 800 minerais différents. L'Yttrium est un peu plus abondant (70 ppm) mais aussi très dispersé. On le trouve dans les silicates. Le Lanthane est rare (5 à 18 ppm), mais moins dispersé. On le trouve dans des minerais de monazite. L'Actinium peut être trouvé dans le minerai de pechblende UO2. 3 3) ) P Pr ré ép pa ar ra at ti io on n Il est nécessaire de séparer le Lanthane des autre lanthanides, par cristallisations fractionnées et précipitations fractionnées. Cette technique est maintenant perfectionnée grâce à la technique d'échanges d'ions sur colonnes chromatographiques. On électrolyse le trichlorure de Scandium ScCl3 pour obtenir du Scandium pur. La production mondiale de Scandium est très faible ; on produit 50 kg de Scandium par an, son prix étant supérieur à celui de l'or. On réduit YF3 et LaF3 par Ca. B B. . P Pr ro op pr ri ié ét té és s p ph hy ys si iq qu ue es s Les variations des différentes caractéristiques physiques sont classiques pour ces éléments. La conductivité de ces métaux est très faible, en effet leurs orbitales d sont peu remplies, la liaison métallique est donc plutôt faible. La température de fusion diminue très fortement entre Y et La. Le Lanthane possède des orbitales f remplies qui fragilisent la liaison métallique en écrantant le seul électron (déjà faiblement lié) de l'orbitale d. Ces métaux sont mous, blancs et brillants. Élément Sc Y La Z 21 39 57 ratomique (pm) 144 162 169 rionique de M3+(pm) 81 93 115 Électronégativité 1,3 1,3 1,1 Tfusion (° C) 1538 1509 920 Conductivité 2,4 3,08 2,76 Densité (g.cm-3) 2,989 4,472 6,17 Structure cristalline Hexagonale compacte Hexagonale compacte HC à Tambiante CFC à T > 350° C CC à 868° C < T < 920° C C C. . P Pr ro op pr ri ié ét té és s c ch hi im mi iq qu ue es s 1 1) ) O Ox xy yd da at ti io on n Ces métaux ont une électronégativité assez faible. Ils sont réducteurs, particulièrement à l'état divisé. La réactivité augmente du Scandium au Lanthane, le Lanthane s'oxyde donc très rapidement. Ils ternissent tous à l'eau, le Scandium étant bien passivé par Sc2O3. Réaction d'oxydation : 4 M(s) + 6 O2(g) 2 M2O3(s) 2 2) ) C Co om mp po os sé és s m mé ét ta al ll li iq qu ue es s Les ions Sc3+ et Y3+ sont solubles et légèrement acides, tandis que le Lanthane est trop réactif pour exister sous forme ionique dans l'eau. Les trichlorures de ces métaux sont solubles dans l'eau. Les sulfates sont assez insolubles, voire complètement insoluble pour le Lanthane. Sc(OH)3 est une base faible, Y(OH)3 est une base assez forte et La(OH)3 est une base très forte. En effet, plus la taille du cation augmente, plus son acidité diminue (la charge étant moins concentrée). La base conjuguée est donc plus forte. D D. . C Co om mp po os sé és s i im mp po or rt ta an nt ts s Tous les halogénures de degré d'oxydation +III existent (de la forme MX3). Ils ont tous des températures de fusion élevées et des structures tridimensionnelles, donc plutôt à caractère ionique. Les oxydes stables de ces métaux sont de la forme M2O3. Les sulfures stables sont eux M2S3. E E. . A Ap pp pl li ic ca at ti io on ns s Ces métaux ne sont évidemment pas utilisés en construction car ils sont trop rares et trop réactifs. 1 1) ) S Sc ca an nd di iu um m ScI3 est utilisé dans les lampes à vapeur de mercure, qui donnent une lumière dont le spectre est comparable à la lumière Solaire. Le Scandium possède un point de fusion beaucoup plus élevé que l'Aluminium et il est presque aussi léger. Il est étudié pour de possibles applications aérospatiales. 2 2) ) Y Yt tt tr ri iu um m On utilise de l'Yttrium pour produire la lumière rouge des écrans à tubes cathodiques. C'est le composé phosphorescent YVO4, accompagné de Eu3+, qui donne cette couleur. Les grenats contenant de l'Yttrium et un autre métal possèdent des propriétés intéressantes. Les YAG (Yttrium Aluminium Garnet) sont utilisés comme cristaux d'amplification de laser. Les YIG (Yttrium Iron Garnet) eux amplifient les micro-ondes et les ondes radios, ils sont donc utilisés dans les fours et les radars. Le trioxyde d'Yttrium Y2O3 est un matériau réfractaire, c'est-à-dire qu'il est difficile à chauffer ou à refroidir, et il conduit mal la chaleur. C'est donc un bon isolant thermique. On utilise aussi ce métal comme élément d'alliage, dans des superalliages de Nickel pour augmenter l'adhérence de la couche de passivation, ou dans des superalliages d'Aluminium et de magnésium pour augmenter la tenue métallique. Enfin YBa2Cu3O7 est un supraconducteur important, de température critique élevée (90K). 3 3) ) L La an nt th ha an ne e Le Lanthane constitue 20 % du mischmetal, une substance pyrophorique qui constitue les pierres à briquet. La mousse de LaNi5 pourrait servir de stockage d'hydrogène, s'il n'était pas aussi cher, car il absorbe 400 fois son volume en H2 … On utilise aussi du Lanthane comme catalyseur dans les moteurs à uploads/Finance/ chimie-systematique-des-pdf.pdf