Oxyde d'yttrium(III)

L’oxyde d'yttrium(III) aussi appelé yttrine est un composé chimique de formule Y₂O₃. Il s'agit d'une céramique réfractaire (point de fusion de 2 410 °C) se présentant comme un solide blanc, stable à l'air libre comme en présence de métaux réactifs en fusion tels que le titane ou l'uranium, et cristallisé dans le système cubique et le groupe d'espace Ia3 (n^o 206) avec le paramètre cristallin a = 1,012 nm^[4]. Son indice de réfraction vaut 1,93^[5].

Oxyde d'yttrium(III)
__ Y3+       __ O2− Structure cristalline de l'oxyde d'yttrium(III)
Identification
No CAS	1314-36-9
No ECHA	100.013.849
No CE	215-233-5
No RTECS	ZG3850000
PubChem	518711
SMILES	O=[Y]O[Y]=O PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D InChI=1S/3O.2Y Std. InChIKey : SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N
Propriétés chimiques
Formule	O3Y2Y2O3
Masse molaire[1]	225,809 9 ± 0,000 9 g/mol O 21,26 %, Y 78,74 %,
Propriétés physiques
T° fusion	2 410 °C[2]
T° ébullition	4 300 °C[2]
Masse volumique	5,03 g·cm-3[2]
Cristallographie
Système cristallin	Cubique
Symbole de Pearson	${\displaystyle cl80\,}$[3]
Classe cristalline ou groupe d’espace	Ia3 (no 206) cubique Hermann-Mauguin : ${\displaystyle I\ 2_{1}/a\ {\bar {3}}\,}$ Hermann-Mauguin court : ${\displaystyle Ia{\bar {3}}\,}$ Schoenflies : ${\displaystyle T_{h}^{7}\,}$
Paramètres de maille	1,012 nm[4]
Propriétés optiques
Indice de réfraction	1,930[5]
Composés apparentés
Autres cations	Oxyde de scandium(III), Oxyde de lanthane Oxyde de cérium(III) Oxyde de praséodyme(III) Oxyde de néodyme(III) Oxyde de samarium(III) Oxyde d'europium(III) Oxyde de gadolinium Oxyde de terbium(III) Oxyde de dysprosium(III) Oxyde d'holmium(III) Oxyde d'erbium(III) Oxyde de thulium(III) Oxyde d'ytterbium(III) Oxyde de lutécium(III)
Autres anions	Chlorure d'yttrium(III)
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Préparation

L'oxyde d'yttrium(III) peut être obtenu par calcination, par exemple de l'oxalate d'yttrium Y₂(C₂O₄)₃ à l'air libre

2 Y₂(C₂O₄)₃ + 3 O₂ ⟶ 2 Y₂O₃ + 12 CO₂.

Utilisation

L'oxyde d'yttrium(III) est le plus important composé de l'yttrium du point de vue industriel, utilisé par exemple pour produire les grenats de fer et d'yttrium Y₃Fe₂(FeO₄)₃, ou YIG, matériau ferrimagnétique dont la température de Curie vaut 550 °C et qui est transparent aux infrarouges de longueur d'onde supérieure à 600 nm ; le YIG est utilisé comme filtre micro-onde dans de nombreuses applications magnéto-optiques.

Il intervient encore massivement comme précurseur des substances phosphorescentes rouges des tubes cathodiques couleur : oxyde d'yttrium dopé à l'europium Y₂O₃:Eu et orthovanadate d'yttrium YVO₄:Eu dopé à l'europium. Il intervient également dans la synthèse, à 800 °C, du supraconducteur à haute température dit YBaCuO, de formule YBa₂Cu₃O₇, qualifié « d'oxyde 1-2-3 » pour rendre compte des proportions respectives entre constituants métalliques :

2 Y₂O₃ + 8 BaO + 12 CuO + O₂ ⟶ 4 YBa₂Cu₃O₇.

C'est également un point de départ en chimie inorganique. En chimie des composés organométalliques, il est converti en chlorure d'yttrium(III) YCl₃ dans une solution concentrée d'acide chlorhydrique HCl et de chlorure d'ammonium NH₄Cl.

Les céramiques en Y₂O₃ offrent des applications potentielles dans la réalisation de lasers à l'état solide. Les réalisations incorporant de l'ytterbium comme dopant permettent ainsi un fonctionnement en mode continu^[6] et en mode pulsé^[7].

• 
  Disque en yttralox (Y₂O₃ avec environ 10 % de ThO₂ assurant ses qualités optiques), l'une des premières céramiques transparentes.

Notes et références

1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
2. Entrée « Yttrium oxide » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 30 août 2011 (JavaScript nécessaire)
3. (en) Yong-Nian Xu, Zhong-quan Gu et W. Y. Ching, « Electronic, structural, and optical properties of crystalline yttria », Physical Review B, vol. 56, n^o 23,‎ 15 décembre 1997, p. 14993-15000 (DOI 10.1103/PhysRevB.56.14993, Bibcode 1997PhRvB..5614993X, lire en ligne)
4. (en) M. Marezio, « Refinement of the crystal structure of In₂O₃ at two wavelengths », Acta Crystallographica, vol. 20,‎ 1966, p. 723-728 (DOI 10.1107/S0365110X66001749, lire en ligne)
5. (en) David R. Lide, « Index of Refraction of Inorganic Crystals », CRC Handbook of Chemistry and Physics, 90^e, CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, 2010, p. 10-248.
6. (en) J. Kong, « 9.2 - W diode-pumped Yb:Y₂O₃ ceramic laser », Applied Physics Letters, vol. 86, n^o 16,‎ 2005, p. 161116 (DOI 10.1063/1.1914958, Bibcode 2005ApPhL..86p1116K)
7. (en) M. Tokurakawa, « Diode-pumped 188 fs mode-locked Yb³⁺:Y₂O₃ ceramic laser », Applied Physics Letters, vol. 90, n^o 7,‎ 2007, p. 071101 (DOI 10.1063/1.2476385, Bibcode 2007ApPhL..90g1101T)

• (en) Yttriaite-(Y), Mindat.org

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