Tb · Élément 65 · Lanthanide
Une terre rare à luminophore vert qui change également de forme dans un champ magnétique.
Structure
Il ne s’agit pas d’un diagramme de points sur des anneaux — mais d’un échantillon de Monte-Carlo de la véritable densité de probabilité |ψ|² pour chaque sous-couche occupée. Faites glisser pour faire pivoter. Le bleu et le violet indiquent les signes opposés de la fonction d’onde, ce qui rend la liaison possible.
Valeurs mesurées
Chaque barre indique où se situe le terbium parmi les 118 éléments pour cette propriété.
Sources : masses atomiques standard de l’IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Les valeurs marquées ~ sont prédites plutôt que mesurées.
Même élément, neutrons différents
Tous les atomes de terbium ont le même nombre de protons, 65, et ne diffèrent que par leur nombre de neutrons : ces variantes sont ses isotopes. Le plus courant, Tb-159, a 94 neutrons et représente 100 % du terbium naturel.
| ISOTOPE | Neutrons | Abondance naturelle | Demi-vie | Mode de désintégration |
|---|---|---|---|---|
| Tb-159 le plus courant | 94 | 100 % | Stable | — |
Ici, le raccourci scolaire, masse atomique arrondie (158,925) moins numéro atomique, donne la même réponse : 94.
Données : IAEA Nuclear Data Section, LiveChart of Nuclides, évaluations des états fondamentaux, consultées le 10 octobre 2026. L’abondance est la part des atomes dans l’élément naturel ; un tiret signifie que l’isotope n’a pas d’abondance naturelle de référence.
Taille, à l’échelle
Rayon de 176 pm — soit 0,176 nm ; il en faudrait donc environ 2,84 millions côte à côte pour couvrir un millimètre.
Plage thermique
Entre 1629 K et 3503 K, le terbium est liquide : une plage de 1874 K.
L’histoire
Une terre rare à luminophore vert qui change également de forme dans un champ magnétique.
Découvert par : Carl Gustaf Mosander à Stockholm, en Suède (1843)
Nommé d’après : Ytterby, en Suède — le village qui a donné son nom à quatre éléments différents
La découverte du terbium représente l’une des réalisations les plus difficiles de la chimie analytique du XIXe siècle. Carl Gustaf Mosander, travaillant à l’Institut Karolinska de Stockholm, commença à étudier en 1843 le minéral gadolinite provenant de la carrière d’Ytterby. Cette même carrière avait déjà fourni de l’yttrium, mais Mosander soupçonnait que d’autres éléments y étaient encore cachés.
À l’aide de méthodes de précipitation chimique, Mosander sépara minutieusement la terre alors appelée « yttria » en trois composants distincts. Le processus nécessita des centaines d’étapes de cristallisation et prit près de deux ans. Il nomma l’une des fractions « terbia », d’après le village d’Ytterby ; les noms terbia et erbia furent ensuite intervertis, et le terbium actuel provient de sa fraction jaune.
La découverte de Mosander suscita le scepticisme de la communauté scientifique internationale. Les propriétés chimiques du terbium étaient si proches de celles des autres terres rares que de nombreux scientifiques se demandèrent s’il s’agissait réellement d’un élément distinct. Les travaux spectroscopiques de Marc Delafontaine dans les années 1860 confirmèrent qu’il s’agissait d’éléments distincts.
Le village d’Ytterby possède la distinction unique d’être à l’origine de quatre noms d’éléments : yttrium, terbium, erbium et ytterbium. Cette petite carrière suédoise a fourni plus de noms d’éléments que tout autre lieu sur Terre, ce qui en fait un lieu de pèlerinage pour les passionnés de chimie du monde entier.
Nous savons aujourd’hui que l’échantillon de « terbium » initial de Mosander contenait plusieurs éléments. Le terbium ne fut obtenu sous forme pure qu’après la mise au point des techniques d’échange d’ions, au milieu du XXe siècle. La fluorescence verte brillante caractéristique qui définit les composés du terbium ne fut pleinement comprise qu’après que la mécanique quantique eut expliqué les transitions électroniques des ions lanthanides.
Le numéro atomique du terbium (65) le place exactement au milieu de la série des lanthanides, ce qui lui confère des propriétés magnétiques et optiques uniques, totalement inconnues des découvreurs du XIXe siècle, mais qui alimentent aujourd’hui des industries pesant plusieurs milliards de dollars.
Applications
Le terbium est l’un des éléments des terres rares les plus précieux, avec des prix élevés en raison de ses propriétés magnétiques et optiques inhabituelles. À l’ère numérique, le terbium est devenu essentiel aux technologies de stockage des données, car ses propriétés magnéto-optiques permettent des avancées importantes dans les systèmes de mémoire informatique.
Les matériaux de stockage magnéto-optiques à base de terbium ont transformé la capacité de stockage numérique, en augmentant la densité de stockage d’un facteur de 10 à 15 par rapport aux systèmes classiques. Ces matériaux constituent la base des dispositifs de stockage optique de prochaine génération, dans lesquels la capacité unique du terbium à modifier son orientation magnétique sous l’action de la lumière laser crée des solutions de stockage de données à ultra-haute densité.
Dans les lampes fluorescentes trichromatiques (ampoules à basse consommation), le terbium sert d’activateur phosphorescent essentiel et produit des émissions vertes brillantes à une longueur d’onde de 544 nm. Associé à l’europium (rouge) et au cérium (bleu), le terbium crée un spectre de lumière blanche parfait tout en consommant 75 % d’énergie en moins que les ampoules à incandescence. Les luminophores modernes des LED reposent de plus en plus sur des composés du terbium pour un meilleur rendu des couleurs.
L’ajout de terbium aux aimants au néodyme-fer-bore améliore considérablement leur stabilité thermique et leur coercivité. Même de petites quantités (2 à 5 %) de terbium peuvent faire passer la température de fonctionnement de 80 °C à plus de 200 °C, ce qui rend ces aimants essentiels aux moteurs de véhicules électriques, aux générateurs d’éoliennes et aux applications aérospatiales exigeant des performances élevées.
Le moment magnétique exceptionnel du terbium le rend précieux dans les alliages magnétostrictifs utilisés dans les systèmes sonar, les actionneurs et les dispositifs de positionnement ultraprécis. Le Terfenol-D (alliage de terbium-fer-dysprosium) présente la magnétostriction à température ambiante la plus élevée de tous les matériaux connus, permettant des applications en acoustique sous-marine et dans les systèmes de contrôle des vibrations.
Les isotopes du terbium sont étudiés pour l’imagerie et la thérapie en médecine nucléaire, tandis que les luminophores activés au terbium dans les écrans amplificateurs de rayons X améliorent la qualité des images tout en réduisant l’exposition des patients aux rayonnements. Des composés avancés du terbium sont développés pour les traitements anticancéreux ciblés et les agents d’imagerie diagnostique.
Bien qu’il soit l’un des éléments des terres rares les plus coûteux ($800-2000/kg), les propriétés exceptionnelles du terbium le rendent économiquement viable pour les applications à forte valeur ajoutée. Sa rareté stimule l’innovation dans les technologies de recyclage et la recherche sur les matériaux de substitution.
Les applications émergentes comprennent les composants de l’informatique quantique, les dispositifs photoniques avancés et l’éclairage à semi-conducteurs de prochaine génération. Les scientifiques étudient les aimants monomoléculaires à base de terbium pour le stockage de données à ultra-haute densité et le traitement de l’information quantique.
D’où il vient
1,2 mg/kg de la croûte terrestre · plus abondant que 51 % des éléments
Le terbium est l’un des éléments des terres rares les moins abondants de la croûte terrestre, avec une concentration moyenne de seulement 1,2 partie par million. Cette rareté, associée à des procédés d’extraction complexes, fait du terbium l’une des matières premières des terres rares les plus précieuses.
Chine (environ 69 % de la production minière mondiale de terres rares en 2025) : La mine de Bayan Obo, en Mongolie-Intérieure, produit la majeure partie du terbium commercial. Les gisements d’argiles à adsorption ionique du sud de la Chine, dans les provinces du Jiangxi et du Guangdong, sont particulièrement riches en terres rares lourdes, dont le terbium.
Australie : Le gisement de Mount Weld contient d’importantes réserves de terbium dans son corps minéralisé de bastnäsite. Lynas Corporation traite ce minerai dans son usine malaisienne.
États-Unis : La mine de Mountain Pass, en Californie, et le projet Bear Lodge, dans le Wyoming, contiennent des gisements de bastnäsite contenant du terbium.
L’extraction du terbium nécessite des procédés sophistiqués de séparation en plusieurs étapes en raison de la similitude chimique des lanthanides. La chromatographie d’échange d’ions et l’extraction par solvant à l’aide d’agents chélatants spécifiques peuvent séparer le terbium des autres terres rares. La purification finale nécessite souvent des centaines d’étapes de séparation pour atteindre une pureté de 99,9 %.
Compte tenu de la valeur élevée et de la rareté du terbium, son recyclage à partir des aimants permanents et des luminophores est de plus en plus important. Des procédés hydrométallurgiques avancés peuvent récupérer le terbium des produits en fin de vie, bien que les taux actuels de recyclage restent inférieurs à 5 % dans le monde.
Manipulation
Le terbium métallique et ses composés présentent des risques modérés pour la sécurité et nécessitent les précautions standard de laboratoire. Bien qu’ils ne soient pas hautement toxiques, les procédures de manipulation appropriées doivent être suivies afin d’éviter toute exposition et de garantir des pratiques de laboratoire sûres.
Risque d’incendie : La poudre de terbium métallique est pyrophorique et peut s’enflammer spontanément à l’air. La conserver sous atmosphère inerte (argon ou azote) et à l’écart des agents oxydants.
Inhalation de poussières : Les poussières d’oxyde de terbium peuvent provoquer une irritation respiratoire. Travailler dans des zones bien ventilées ou utiliser des sorbonnes lors de la manipulation de composés en poudre.
Stocker les composés du terbium dans des récipients hermétiquement fermés, dans un endroit frais et sec. Les poudres métalliques doivent être stockées sous atmosphère inerte afin d’éviter leur oxydation. Tenir à l’écart des acides forts, des bases et des matières oxydantes.
Les déchets contenant du terbium doivent être collectés séparément en vue de leur recyclage, compte tenu de sa valeur élevée et de sa rareté. Suivre les procédures institutionnelles d’élimination des déchets de terres rares.
Pour aller plus loin
Réponses rapides
Le terbium (symbole Tb) est l’élément 65 du tableau périodique, un lanthanide de la période 6. Une terre rare à luminophore vert qui change également de forme dans un champ magnétique. À température ambiante, c’est un solide.
[Xe] 4f⁹ 6s² ; elle comporte 6 couches occupées, avec la répartition 2, 8, 18, 27, 8, 2.Le terbium fond à 1629 K (1355,9 °C) et bout à 3503 K (3229,9 °C).
La masse atomique standard du terbium est de 158,925 u. Il s’agit d’une moyenne pondérée de ses isotopes présents naturellement, ce qui explique qu’elle soit rarement un nombre entier.
L’atome de terbium le plus courant, Tb-159, a 94 neutrons : son nombre de masse, 159, moins son numéro atomique, 65. Il représente 100 % du terbium naturel. Le raccourci scolaire, masse atomique arrondie (158,925) moins numéro atomique, donne le même résultat : 94.
La masse volumique du terbium est de 8,23 g/cm³. L’eau a une masse volumique de 1,0 g/cm³ ; un bloc de terbium est donc environ 8,2× plus lourd.
L’électronégativité du terbium sur l’échelle de Pauling est de 1,2. L’échelle va de 0,70 (le francium, qui attire le moins les électrons) à 3,98 (le fluor, qui les attire le plus). Une valeur aussi faible signifie qu’il cède facilement ses électrons externes, formant des ions positifs.
La découverte du terbium remonte à 1843 ; on la doit à Carl Gustav Mosander. Origine du nom : Ytterby, Suède.
Le terbium constitue environ 1,2 mg/kg de la croûte terrestre — peu courant, mais pas rare.