Terres rares

Les Terres Rares (TR) sont un ensemble de 15 à 17 éléments métalliques du tableau périodique de Mendeleïev, aux propriétés chimiques très voisines, qui se trouvent pratiquement toujours associés au sein de même gisements dans la nature. Classiquement, ils regroupent :

• l'ensemble des 15 lanthanides, c'est-à-dire les 15 éléments portant les numéros atomiques successifs 57 à 71 : lanthane (La), cérium Ce), praséodyme (Pr), néodyme (Nd), prométhium (Pm), samarium (Sm), europium(Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb) et lutétium (Lu) ; dont seuls 14 d’entre eux existent dans la nature, le prométhium n'ayant pas d'isotopes stables;
• L’yttrium (Y), de numéro atomique 39, qui n’est pas un lanthanide, mais dont les propriétés atomiques et chimiques et le rayon ionique sont si proches de ceux des lanthanides qu’il s'y trouve toujours associé dans les gisements.

À l’état pur, les lanthanides et l’yttrium, ainsi que le scandium, sont des métaux gris-acier, sauf l’europium et l’ytterbium dont la couleur a une tendance jaune pâle. Les Terres Rares ont été découvertes à partir de la fin du XVIII^ème siècle, mais les différents éléments de ce groupe n'ont été découverts et séparés que progressivement au cours du XIX^ème siècle, le dernier élément à en être isolé étant le lutétium, en 1907. Leurs usages ont été très limités jusque dans les années 1960 (ferrocérium des pierres à briquet). Divers usages technologiques ont commencé à apparaitre dans les années 1970 (europium pour les écrans cathodiques couleur, lasers, etc.), puis se sont diversifiés et étendus. Les éléments des Terres Rares ont des propriétés spectrales remarquables, tant en absorption (coloration) qu'en émission (luminescence), lesquelles sont utilisées dans les applications de luminophores (écrans, éclairage) et de lasers, les plus courant étant les ions d'yttrium, d’europium (rouge et bleu), de terbium et de thulium (vert), ainsi que de cérium (jaune). Plusieurs éléments des Terres Rares ont des propriétés magnétiques remarquables, à l'origine d'une de leurs applications majeures : les aimants permanents de haute performance (Samarium-Cobalt et Néodyme-Fer-Bore). Les éléments des Terres Rares n'ont pas de rôles biologiques connus et n'ont pas de toxicité aux doses d'exposition usuelles.

Les principaux gisements de Terres Rares exploités se trouvent en Chine. Le plus important est le gisement de Bayan Obo, en Mongolie Intérieure, qui détiendrait plus de 80 % des réserves chinoises et plus de 60 % des réserves mondiales, et qui produit près de la moitié des Terres Rares produites en Chine. La domination de la Chine s’est faite progressivement depuis 1985, au détriment des États-Unis et du reste du monde.