Lutécium

Lutécium est un dérivé savant de Lutèce (en latin Lutetia), donné par son découvreur en l'honneur de la ville de Paris. En 1949, l'IUPAC a changé la graphie du nouvel élément en lutetium[2]. En français, la variante orthographique lutétium est acceptée, même si lutécium semble plus courant[6].

En raison du débat relatif à sa découverte, l'élément a longtemps été nommé cassiopeium (symbole Cp) dans les pays de langue allemande. Cette pratique est désormais désuète.

Lutécium sublimé dendritiques et cube de 1 cm³

Le lutécium est l'avant-dernier des lanthanides à avoir été décrit, seul le prométhium, radioactif et instable, était encore inconnu. Il a été découvert presque simultanément et indépendamment par trois chimistes en 1907 : Le Français Georges Urbain, l'Autrichien Carl Auer von Welsbach et l'Américain Charles James (en), qui chacun étudiaient l'ytterbine découverte en 1878 par Jean Charles Galissard de Marignac, et était supposée être composée d'oxyde d'ytterbium pur.

Le 4 novembre 1907, Urbain montre à l'Académie des sciences de Paris que l'ytterbine de Marignac est en réalité constituée de deux éléments distincts. Il propose de les nommer néo-ytterbium, « afin d'éviter les confusions avec l'ancien élément de Marignac », et lutécium, « dérivé de l'ancien nom de Paris »[8]. Un peu plus tard, le 19 décembre 1907, von Welsbach annonce que ses travaux menés depuis 1905 de cristallisation fractionnée des sels d'ytterbium montrent des spectres prouvant l'existence de deux éléments distincts. Il recommande les noms cassiopeium (Cp, d'après la constellation Cassiopée, correspondant au lutécium) et aldebaranium (Ad, d'après l'étoile Aldébaran, en remplacement de l'ytterbium)[9]^,[10]. Parallèlement, à l'Université du New Hampshire, Charles James avait pu isoler des quantités importantes du compagnon de l'ytterbium durant l'été 1907. Apprenant l'annonce faite par Georges Urbain, il renonça à revendiquer la paternité du nouvel élément. Pourtant, parmi les trois scientifiques, il était probablement celui dont les recherches étaient les plus avancées[11].

Durant les années qui suivirent, Urbain et von Welsbach se disputèrent la paternité de la découverte dans un conflit exacerbé par les tensions politiques entre la France et l'Autriche-Hongrie. En 1909, la Commission internationale des poids atomiques (en) donna finalement la préséance au lutécium de Georges Urbain (réorthographié lutetium), tout en conservant le nom ytterbium pour le second élément. Jusqu'aux années 1950, de nombreux chimistes de langue allemande continuèrent néanmoins à user du terme cassiopeium[11].

Le lutécium est présent sur Terre sous forme de deux isotopes : ¹⁷⁵Lu et ¹⁷⁶Lu. Le premier est réputé stable et constitue 97,4 % de l'abondance naturelle de l'élément. Le second est un radionucléide primordial dont la demi-vie excède l'âge de l'univers : 3,78×10¹⁰ ans.

32 radioisotopes synthétiques ont été caractérisés.

Monazite du Brésil.

Le lutécium est, avec le thulium, le plus rare des lanthanides[alpha 3]. Présent à hauteur de 0,5 ppm dans la croûte terrestre, il est néanmoins bien plus courant que certains métaux comme l'argent, le mercure ou le bismuth[15].

On trouve le lutécium avec la plupart des autres terres rares, mais jamais pur, et il est d'ailleurs difficile à séparer des autres éléments. Le principal minerai commercial du lutécium est la monazite, de formule grossière (Ce,La,Th)PO₄, qui contient 0,003 % de lutécium. Les mines principales se trouvent en République populaire de Chine, aux États-Unis, au Brésil, en Inde, au Sri Lanka et en Australie. La production mondiale de lutécium est de l'ordre de 10 tonnes[15]. Le lutécium pur n'a été isolé qu'au XX^e siècle et reste très difficile à obtenir : c'est l'une des terres rares les plus chères.

Elles sont très limitées, notamment du fait de son prix par rapport à d'autres lanthanides. Le lutécium peut être utilisé comme catalyseur lors du craquage, de l'hydrogénation et de la polymérisation.

L'isotope ¹⁷⁷Lu de période 6,7 jours est obtenu par activation neutronique de ¹⁷⁶Lu. C'est un émetteur de rayonnement β⁻ utilisé en médecine nucléaire pour le traitement de certaines tumeurs neuro-endocrines. Il est produit à l'Institut Laue-Langevin pour une société privée[16].