Yttrium - Définition

Caractéristiques

Yttrium, sublimé dendritiques

Propriétés

L'yttrium est un métal mou, d'apparence métallique, appartenant aux éléments du goupe 3 de la classification périodique. Comme attendu de par la périodicité des propriétés, il est moins électronégatif que le scandium et le zirconium, mais plus électronégatif que le lanthane. C'est le premier élément du groupe d de la cinquième période de la classification.

L'yttrium pur est relativement stable à l'air sous forme massive du fait de la formation d'une couche de passivation d'oxyde d'yttrium à sa surface. Ce film peut atteindre une épaisseur de 10 micromètres lorsqu'il est chauffé à 750°C en présence de vapeur d'eau. Réduit en poudre ou copeaux, l'yttrium n'est pas stable à l'air, et peut s'enflammer spontanément si la température dépasse 400°C. Lorsqu'il est chauffé à 1000°C sous azote, il se forme du nitrure d'yttrium YN.

Points communs avec les lanthanides

L'yttrium partage tellement de points communs avec les lanthanides qu'historiquement il a été regroupé avec ces éléments parmi les terres-rares et se rencontre toujours dans des minerais de terres-rares dans la nature.

Chimiquement, l'yttrium ressemble plus aux lanthanides que son voisin dans la classification périodique le scandium. Si ces propriétés physiques étaient tracées en fonction du numéro atomique, il aurait alors un numéro apparent entre 64,5 et 67,5, qui le placerait entre le gadolinium et l'erbium dans la classification.

Sa réactivité chimique ressemble à celle du terbium et du dysprosium. Son rayon atomique est si proche de ceux des terres-rares lourdes qu'en solution il se comporte comme l'une d'entre elles. Bien que les lanthanides soient situés une ligne en dessous de l'yttrium dans la classification périodique, cette similarité de rayons ioniques s'explique par la contraction lanthanidique.

L'une des quelques différences notables entre la chimie des lanthanides et celle de l'yttrium c'est que ce dernier ne se rencontre quasiment qu'à l'état trivalent, alors qu'à peu près la moitié des terres-rares peuvent posséder des états de valence différents.

Composés de l'yttrium et réactions le mettant en jeu

En tant que métal de transition trivalent, l'yttrium forme de nombreux composés inorganiques, généralement à l'état d'oxydation +3, en mettant en jeu ses trois électrons de valence dans des liaisons. C'est le cas par exemple de l'oxyde d'yttium (Y₂O₃).

L'yttrium se rencontre sous forme de fluorure, d'hydroxyde ou d'oxalate insolubles dans l'eau. En revanche, le bromure, le chlorure, l'iodure, le nitrate et le sulfate sont solubles dans l'eau. L'ion Y³⁺ en solution est incolore du fait de l'absence d'électrons électron d ou f dans sa structure électronique.

L'yttrium réagit vivement avec l'eau pour former de l'oxyde d'yttrium. Il n'est pas attaqué rapidement par l'acide nitrique concentré ou l'acide fluorhydrique, mais l'est par d'autres acides forts.

Avec les halogènes, il forme des trihalogénures à des températures de l'ordre de 200°C. Il forme également des composés binaires avec le carbone, le phosphore, le sélénium, le silicium et le soufre à températures élevées.

L'yttrium est également présent dans des composés organo-métalliques. Un petit nombre sont connus avec l'yttrium au degré d'oxydation 0 (le degré +2 a été observé dans des chlorures fondus et l'état +1 dans des clusters d'oxyde en phase gazeuse). Des réactions de trimérisation ont été observées mettant en jeu des organo-yttriens comme catalyseurs. Ces composés ont été obtenus à partir de chlorure d'yttrium, lui même formé par réaction d'oxyde d'yttrium, d'acide chlorhydrique concentré et de chlorure d'ammonium.

Les complexes d'yttrium furent le premier exemple de complexes où des ligands carboranyl sont liés à un ion central en d⁰ avec une hapticité η⁷.