Oxyde d'erbium(III)

L'oxyde d'erbium(III) ou erbine^[6] est un oxyde du lanthanide erbium.

Oxyde d'erbium(III)
__ Er3+      __ O2−
Identification
Nom UICPA	trioxyde de dierbium
Synonymes	oxyde d'erbium, sesquioxyde d'erbium
No CAS	12061-16-4
No ECHA	100.031.847
No CE	235-045-7
No RTECS	KD9250000
PubChem	159426
SMILES	O=[Er]O[Er]=O PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D InChI=1S/2Er.3O Std. InChIKey : VQCBHWLJZDBHOS-UHFFFAOYSA-N
Apparence	poudre rose
Propriétés chimiques
Formule	Er2O3
Masse molaire[1]	382,516 ± 0,007 g/mol Er 87,45 %, O 12,55 %,
Propriétés physiques
T° fusion	2 344 °C[2]
T° ébullition	3 920 °C[2]
Solubilité	0,004 9 g·L-1 (eau, 24 °C)[3]
Masse volumique	8,64 g·cm-3[3]
Cristallographie
Système cristallin	cubique
Symbole de Pearson	${\displaystyle cI80\,}$
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 : ${\displaystyle T_{h}^{7}\,}$
Précautions
SGH[3]
H319, P264, P280, P305+P351+P338 et P337+P313 H319 : Provoque une sévère irritation des yeux P264 : Se laver … soigneusement après manipulation. P280 : Porter des gants de protection/des vêtements de protection/un équipement de protection des yeux/du visage. P305+P351+P338 : En cas de contact avec les yeux : rincer avec précaution à l’eau pendant plusieurs minutes. Enlever les lentilles de contact si la victime en porte et si elles peuvent être facilement enlevées. Continuer à rincer. P337+P313 : Si l’irritation oculaire persiste : consulter un médecin.
NFPA 704[4]
0 0 0
Écotoxicologie
DL50	> 5gm/kg (rat, oral)[5]
Composés apparentés
Autres cations	Oxyde de scandium Oxyde d'yttrium(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 de thulium(III) Oxyde d'ytterbium(III) Oxyde de lutécium(III)
Autres anions	Chlorure d'erbium(III)
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Historique

L'oxyde d'erbium(III) fut partiellement isolé par Carl Gustaf Mosander en 1843 mais obtenue sous forme pure seulement en 1905 par Georges Urbain et Charles James^[7].

Propriétés

L'oxyde d'erbium(III) se présente sous la forme de poudre ou de cristaux roses. Il cristallise principalement sous forme cubique, mais sous certaines conditions, il prend une forme hexagonale^[8]. Il est pratiquement insoluble dans l'eau, mais relativement soluble dans les acides minéraux. Er₂O₃ absorbe rapidement l'humidité et le dioxyde de carbone de l'atmosphère^[8]

Une propriété intéressante des oxydes d'erbium est leur capacité à convertir l'énergie. L'oxyde d'erbium(III) absorbe en effet les rayonnements de faible énergie (infrarouge et visible de grande longueur d'onde) pour les convertir en rayonnement ultraviolet ou en lumière violette par de multiples transferts ou absorptions d'énergie^[9]. Les nanoparticules d'oxyde d'erbium possèdent aussi des propriétés de photoluminescence. Ces nanoparticules peuvent être produites sous ultrasons (20 kHz, 29 W·cm⁻²) en présence de nanotubes de carbone multifeuillets.

Synthèse

L'oxyde d'erbium(III) peut être produit par combustion de l'erbium métallique dans l'air^[10] :

4 Er + 3 O₂ → 2 Er₂O₃

Réactions

L'oxyde d'erbium(III) réagit avec les acides pour former les sels d'erbium(III) correspondant. Sa réaction avec l'acide chlorhydrique donne par exemple le chlorure d'erbium(III) :

Er₂O₃ + 6 HCl → 2 ErCl₃ + 3 H₂O

Utilisations

Les applications de Er₂O₃ sont variées dues à leurs propriétés électriques, optiques, et de photoluminescence. Les matériaux nanométriques dopés par les ions Er⁺³ présentent un grand intérêt du fait que leurs propriétés électriques et optiques dépendent en grande partie de leur taille^[11]. Des nanoparticules d'oxyde d'erbium dopées peuvent être dispersées dans de verres ou plastiques, par exemple dans les écrans. L'oxyde d'erbium fait partie des oxydes de terres rares les plus importants utilisés en biomedicine^[12]. Les propriétés de photoluminescence des nanoparticules d'oxyde d'erbium sur les nanotubes de carbone les rendent utiles pour des applications biomédicales. Par exemple, de telles nanoparticules peuvent avoir leur surface modifiée en zones hydrophobes et hydrophiles en bioimagerie^[11]. Les oxydes d'erbium sont aussi utilisés comme grille isolante dans les composés à semi-conducteurs, du fait de leur constante diélectrique élevée (10-14) et de leur large gap. L'erbium est parfois utilisé pour teinter les lunettes^[13], et l'oxyde d'erbium peut être utilisé comme poison à neutrons consommable pour le combustible nucléaire.

Toxicité

L'oxyde d'erbium est toxique inhalé, pris oralement, ou injecté dans le flux sanguin à dose massive. Les effets à long terme de faibles concentrations sur les humains n'ont pas encore été déterminés^[14].

Notes et références

1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
2. (en) David R. Lide, « Properties of the Elements and Inorganic Compounds », dans CRC Handbook of Chemistry and Physics, Boca Raton, FL, CRC Press/Taylor and Francis, 2010, 90^e éd., p. 63
3. « Fiche du composé Erbium(III) oxide  », sur Alfa Aesar (consulté le 19 mars 2015).
4. Fiche Sigma-Aldrich du composé Erbium(III) oxide, consultée le 19 mars 2015.
5. Acute Toxicity Data. Journal of the American College of Toxicology, Part B. Vol. 12, Pg. 619, 1993.
6. « Erbine », dans le Dictionnaire de l'Académie française, sur Centre national de ressources textuelles et lexicales
7. (en) Aaron John Ihde, The development of modern chemistry, New York, Courier Dover Publications, 1984, 378–379 p. (ISBN 0-486-64235-6, lire en ligne)
8. M.P Singh, « Structural and electrical characterization of erbium oxide films grown on Si(100) by low-pressure metalorganic chemical vapor deposition », Applied Physics Letters, vol. 83, n^o 14,‎ 3 février 2003, p. 2889 (DOI 10.1063/1.1616653, lire en ligne [archive du 17 avril 2012], consulté le 17 avril 2012)
9. « Rare-earth-doped nanoparticles prove illuminating », SPIE (consulté le 10 avril 2012)
10. (en) John Emsley, "Erbium" Nature's Building Blocks : An A-Z Guide to Elements., Oxford, England, Uk, Oxford University Press, 2001, 136–139 p. (ISBN 0-19-850340-7, lire en ligne)
11. Scheps Richard, « Upconversion laser processes », Progress in Quantum Electronics, vol. 20,‎ 12 février 1996, p. 271–358 (DOI 10.1016/0079-6727(95)00007-0, lire en ligne, consulté le 14 avril 2012)
12. Skirtach Andre, Almudena Javier, Oliver Kref, Karen Kohler, Alicia Alberola, Helmuth Mohwald, Wolfgang Parak et Gleb Sukhorukov, « Laser-Induced Release of Encapsulated Materials inside Living Cells », Angew Chem Int. Ed, vol. 38,‎ 2006, p. 4612–4617 (lire en ligne, consulté le 15 avril 2012)
13. (en) David Lide, Handbook of Chemistry and Physics, Boca, Raton Fl, CRC Press, 1998, 4–57 p. (ISBN 0-8493-0594-2)
14. « Erbium Biological Action » (consulté le 9 avril 2012)

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Erbium(III) oxide » (voir la liste des auteurs).

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