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Carte d'identité du Néodyme

Le Néodyme est un élément chimique métallique solide, de symbole atomique Nd et de numéro atomique Z = 60.

Qui est l'élément de numéro atomique Z = 60 ?
Le Néodyme est un élément chimique métallique et solide, de couleur gris argenté.
Sa structure électronique est donc la suivante : (K)2(L)8(M)18(N)22(O)8(P)2 soit 42 électrons répartis dans les différentes couches. Dans le tableau périodique, il est situé sur la sixième période : il appartient à la famille des Lanthanides, qui eux mêmes appartiennent à la famille des terres rares. Le Néodyme a une électronégativité égale à 1,14 (à noter que l’élément le plus électronégatif est le Fluor, avec une électronégativité égale à 3,98. A contrario, l’élément le moins électronégatif est le Francium, avec une électronégativité égale à 0,7). Enfin, il a une masse molaire égale à 144,2 g/mol. Le tableau ci-dessous résume l’ensemble de ces informations :

Symbole atomique: Nd Numéro atomique: Z= 60 Principal isotope: A= 142 Structure électronique:(K)2(L)8(M)18(N)22(O)8(P)2  Configuration électronique: 1s22s22p63s23p63d104s24p44d104f45s25p66s2         Période: 6 Groupe: / Famille: lanthanides Electronégativité: 1,14 Masse molaire atomique: 144,2 g/mol Symbole symbole de l'atome de néodyme Localisation dans la classificationLe néodyme dans la classification périodique

 

Histoire du Néodyme

Origine du mot Néodyme

Le mot "Néodyme" est formé à partir des deux mots grecs "neos" et "didymos" qui peuvent se traduire respectivement par "nouveau" et "jumeau". Cette appellation est liée à la découverte du Néodyme : pendant longtemps, les scientifiques ont pensé que le mélange d'oxyde de praséodyme / néodyme était un corps unique. Il n'en n'était rien, et ils ont fini par être isolés l'un de l'autre.

La découverte du Néodyme, un peu d'histoire

Ainsi, le Néodyme a été découvert en 1885 à Vienne par le chimiste autrichien Carl Auer Von Welsbach : il est parti d'un minéral appelé Didyme, contenant du Néodyme et du Praséodyme, et a réussi à en extrait le Néodyme sous forme d'oxyde. Puis, il l'a identifié par analyse spectroscopique.

Quelle est cette analyse qui fait intervenir le spectre de la lumière ?
C'est par analyse spectroscopique que le Néodyme a finalement pu être identifié.
Ce n'est qu'en 1925 que le Néodyme métallique pur a pu être isolé pour la première fois, soit 40 ans après sa découverte.  

Les principaux isotopes  du néodyme

38 isotopes du Néodyme sont connus à ce jour.

Isotopes naturels du Néodyme

Parmi les 38 isotopes connus du Néodyme, cinq sont présents dans la nature et stables. Ce sont les isotopes de nombre de masse A = 142, 143, 145, 146 et 148. De plus, le Néodyme possède également deux isotopes radioactifs présents dans la nature : les radioisotopes de nombre de masse A = 144 et 150. Ces deux radioisotopes ont d'ailleurs des temps de demi-vie extrêmement longs, estimés à 2,29. 1015 ans pour l'isotope 144 et 1,1. 1019 ans pour l'isotope 150. Les tableaux ci-dessous synthétisent ces informations :

Z = 60 - A = 142 Z = 60 - A = 143 Z = 60 - A = 145 Z = 60 - A = 146 Z = 60 - A = 148
Symbole du noyau isotope néodyme 142 isotope néodyme 143 isotope néodyme 145 isotope néodyme 146 isotope néodyme 148
Composition du noyau 60 protons 82 neutrons 60 protons 83 neutrons 60 protons 85 neutrons 60 protons 86 neutrons 60 protons 88 neutrons
Proportion sur Terre 27,13 % 12,18 % 8,3 % 17,19 % 5,76 %

 

Z = 60 - A = 144 Z = 60 - A = 150
Symbole du noyau isotope néodyme 144 isotope néodyme 150
Composition du noyau 60 protons 84 neutrons 60 protons 90 neutrons
Proportion sur Terre 23,8 % 5,64 %
Période radiaoactive 2,29. 1015 ans 1,1. 1019 ans
Type de radioactivité Alpha Bêta moins

Isotopes radioactifs du Néodyme

Compte-tenu des informations ci-dessus, on en déduit que le Néodyme possède 33 isotopes radioactifs parmi les 38 isotopes connus aujourd'hui. Deux sont présents dans la nature. Les 31 autres radioisotopes sont uniquement issus de synthèses. La plupart d'entre eux ont des temps de demi-vie de l'ordre de quelques minutes, quelques secondes, voire même de moins d'une seconde.  

Le néodyme sous ses différentes formes

Le néodyme sous forme de corps simple

Généralités à propos du Néodyme sous forme de corps simple

C'est un métal de couleur argentée, mou, malléable Il est l'un des éléments les plus réactifs de la famille des Lanthanides. Le Néodyme ne se trouve pas sous forme pure dans la nature. On le trouve plutôt dans des espèces minérales telles que les Monazites ou encore les Bastnäsites. Les réserves de Néodyme sont estimées à environ huit millions de tonnes, tandis que son abondance dans la croûte terrestre le place au deuxième rang des terres rares après le Cérium. Pas si rare enfin de compte ! Parmi les applications du Néodyme :

  • Il peut être utilisé en tant que colorant : colorant de verres de lunettes de soleil, colorant de céramiques
  • Mais son application la plus connue reste son utilisation dans l'alliage Néodyme-Fer-Bore, pour la fabrication d'aimants permanents (cf. ci-dessous)

Réactivité du Néodyme sous forme de corps simple

Le Néodyme se ternit à l'air libre en s'oxydant rapidement et en se recouvrant d'Oxyde de néodyme (III), suivant l'équation de réaction de transformation chimique suivante :

4 Nd + 3 O2 → 2 Nd2O3

A noter que l'Oxyde de Néodyme peut également se former lors de la combustion du Néodyme métallique. Le Néodyme réagit également avec d'autres espèces comme avec l'eau, les acides ou encore les bases. Par exemple, il réagit avec l'eau suivant l'équation de réaction de transformation chimique suivante :

2 Nd + 6 H2O → 2 Nd(OH)3 + 3 H2

Cela aboutit à la formation d'Hydroxyde de Néodyme (III), la réaction chimique s'accompagnant d'un dégagement de Dihydrogène (H2). Enfin, le Néodyme réagit également violemment avec les halogènes. Prenons par l'exemple le cas de la réaction entre le Néodyme et le Chlore. L'équation de réaction de transformation chimique est la suivante :

 Nd + 3 Cl2 → 2 NdCl3

Le Chlorure de Néodyme qui se forme étant un composé solide de couleur mauve.

Les ions du néodyme en solution aqueuse

Parmi les ions du Néodyme, on peut citer l'ion néodyme III, de formule Nd3+. C'est un cation monoatomique de couleur violette qui présente un défaut de trois électrons. Il peut se former par réaction du Néodyme métallique avec un acide.

Corps composés à base de Néodyme

Parmi les différents composés contenant du Néodyme, peuvent être mentionnés :

  • L'Oxyde de Néodyme de formule Nd2O3 : comme expliqué plus haut, cet oxyde se forme naturellement par réaction entre le Néodyme métallique et le dioxygène soit lors d'une oxydation lente soit lors d'une combustion.
  • L'alliage Néodyme-Fer-Bore, de formule Nd2Fe14B est un alliage qui est le constituant des plus puissants aimant permanents existants à ce jour. Ce sont par contre des aimants relativement fragiles.
De quoi sont composés les aimants permanents ?
L'application majeur du Néodyme est son utilisation dans des alliages de Fer et de Bore, en vue de fabriquer des aimants permanents extrêmement puissants.

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Yann

Fondateur de Superprof et ingénieur, nous essayons de rendre disponible la plus grande base de savoir. Passionné par la physique-chimie et passé par la filière scientifique au lycée, je partage mes cours (après les avoir mis à jour selon le programme de l’Éducation Nationale).