Quiz sur les terres rares en 2020

L'hydrogène est considéré comme une matière première stratégique par l'Union Européenne car il est crucial pour de nombreuses industries et présente un risque élevé de pénurie d'approvisionnement.

Les terres rares sont un groupe de 17 éléments métalliques présents dans le tableau périodique. Elles sont utilisées dans de nombreuses technologies de pointe et, malgré leur nom, ne sont pas si rares que cela.

L'étude de la chimie inorganique explore les propriétés et les réactions des composés qui ne contiennent pas de liaisons carbone-hydrogène.

La chimie inorganique a de nombreuses applications dans l'industrie, notamment la fabrication de matériaux, de produits chimiques et de produits pharmaceutiques.

Les oxydes binaires sont des composés inorganiques formés par la combinaison d'un élément métallique et de l'oxygène. Exemples: SiO2 (dioxyde de silicium), TiO2 (dioxyde de titane), Al2O3 (oxyde d'aluminium).

Les oxydes complexes sont des composés inorganiques formés par la combinaison de plusieurs éléments métalliques et de l'oxygène. Exemples: verres, argiles, zéolithes.

Le caractère acido-basique des oxydes simples se détermine en fonction de la nature de l'élément associé à l'oxygène.

Les méthodes de préparation des oxydes varient en fonction de la nature de l'oxyde et de ses propriétés.

Les matières premières critiques sont des ressources naturelles essentielles pour l'économie européenne et pour les technologies de l'avenir, mais dont l'approvisionnement est à risque.

Un des objectifs de la législation européenne est de diversifier les sources d'approvisionnement en matières premières critiques.

La Chine domine actuellement la production de terres rares, avec plus de 80% de la production mondiale en 2017.

En 2010, la Chine a imposé des quota sur les exportations de terres rares, ce qui a entraîné une augmentation de leur prix.

Les terres rares sont utilisées dans de nombreuses technologies de pointe, ce qui rend leur approvisionnement crucial pour l'économie mondiale.

L'hydrogène est considéré comme un carburant propre et pourrait jouer un rôle important dans la transition énergétique.

Le cobalt est un métal utilisé dans les batteries de véhicules électriques et d'autres technologies.

La demande en cobalt a augmenté considérablement au cours des dernières années, ce qui a entraîné une hausse des prix.

Le cobalt est principalement produit en République démocratique du Congo, suivie par l'Australie, la Philippines et Cuba.

La France est en passe de devenir un producteur majeur de lithium, avec plusieurs projets d'exploitation en cours.

La demande en lithium devrait fortement augmenter au cours des prochaines années, du fait de la croissance du marché des batteries.

Le lithium est présent dans les saumures, les phosphates et les silicates.

Les fonds marins représentent une source potentielle importante de matières premières, notamment des nodules polymétalliques, riches en métaux rares.

L'exploitation minière des fonds marins pose des défis techniques et environnementaux importants.

Les "terres rares" désignent un groupe de 17 éléments chimiques du tableau périodique. Bien que leur nom puisse suggérer le contraire, ces éléments sont en réalité assez abondants dans la croûte terrestre, à des niveaux comparables à ceux du nickel ou du cobalt.

La Chine détient une position dominante sur le marché des terres rares, avec une part importante de la production et des réserves mondiales. Cette situation a des implications géopolitiques significatives, car les terres rares sont essentielles pour de nombreuses technologies modernes.

Les terres rares sont utilisées dans une variété d'applications technologiques, notamment :

• L'électronique : appareils mobiles, ordinateurs, écrans.
• Les aimants : moteurs électriques, turbines éoliennes.
• Les batteries : véhicules électriques, batteries portables.
• La luminescence : lampes fluorescentes, écrans LCD.
• Les lasers : équipement médical, communications optiques.

Le gisement de Bayan Obo en Chine est considéré comme l'un des plus importants gisements de terres rares au monde, datant d'il y a 1300 millions d'années. Sa teneur en éléments de terres rares est supérieure à 5%, ce qui en fait une source précieuse.

En 2020, la production mondiale de terres rares était estimée à 200 000 tonnes, tandis que les réserves totales étaient estimées à 120 millions de tonnes. Cela suggère que les réserves de terres rares pourraient durer encore plusieurs siècles au rythme actuel de consommation.

Les terres rares sont des éléments essentiels pour la production de nombreux biens et technologies. Leur prix est relativement bas en raison de l'abondance des réserves, mais leur importance stratégique ne doit pas être sous-estimée.

La forte concentration de la production de terres rares en main chinoise suscite des inquiétudes quant à la dépendance des autres pays à cet approvisionnement. Cela pourrait entraîner des tensions géopolitiques si la Chine décidait de restreindre ses exportations.

L'utilisation croissante des terres rares dans de nombreuses technologies crée une demande importante. Cette demande est susceptible de croître à l'avenir avec le développement de nouvelles technologies, telles que les véhicules électriques et les énergies renouvelables, qui utilisent des terres rares dans leurs composants.

Ce sont des oxydes qui, lorsqu'ils sont dissous dans l'eau, produisent des hydroxydes d'ions métalliques.

Ce sont des oxydes qui ne sont pas facilement solubles dans l'eau.

Ils sont formés par la combinaison d'un métal et de l'oxygène, leur réaction avec l'eau conduit à des solutions basiques.

Ils sont formés par la combinaison de non-métaux ou de métaux de transition à un haut degré d'oxydation avec l'oxygène.

Ils sont formés par des éléments métalliques fortement ioniques comme ceux des groupes 1 et 2 du tableau périodique, ainsi que certains métaux de transition, tels que le scandium et l'yttrium.

Ils sont généralement des oxydes covalents et peuvent être solubilisés dans des milieux plus acides ou complexants.

Ils sont formés par des éléments métalliques qui ont un degré d'oxydation inférieur.

Ils sont solubles dans l'eau et conduisent à la formation d'hydroxydes d'ions métalliques.

Les oxydes acides sont des composés qui, lorsqu'ils sont dissous dans l'eau, forment des acides. Ils sont souvent solubles dans l'eau et produisent des oxoacides.

La réaction du trioxyde de soufre (SO3) avec l'eau produit l'acide sulfurique (H2SO4), un acide fort.

Le dioxyde de silicium (SiO2) n'est pas soluble dans l'eau, mais il se dissout dans des milieux basiques forts pour former des silicates.

Les oxydes acides sont généralement des oxydes solubles dans l'eau qui forment des oxoacides forts ou modérément acides.

Le Cl2O7 est un oxyde acide qui réagit avec l'eau pour former l'acide perchlorique (HClO4), un acide fort.

Le quartz, la tridymite et la cristobalite sont des formes cristallisées de silice (SiO2).

Les terres de diatomées sont des roches formées par l'accumulation de carapaces de diatomées (algues). Elles sont riches en silice (SiO2).

Les opales précieuses sont composées de sphères de silice de 150 nm de diamètre, réparties de manière uniforme et produisant des effets de diffraction de la lumière.

La morphologie des particules de silice est modifiée dynamiquement lors de la synthèse en fonction du rapport volumique entre les deux silanes (VTMS et TEOS) et de la concentration en ammoniaque.

Les gouttelettes formées dans la phase aqueuse sont constituées d'un mélange de VTMS et de TEOS.

L'hydrolyse et la condensation des silanes, principalement le VTMS, se produisent à l'interface entre la gouttelette et la phase aqueuse et progressent vers le centre de la gouttelette.

La condensation des silanes crée une coque de plus en plus épaisse autour de la gouttelette.

La tension compressive générée à l'intérieur de la gouttelette, due au déséquilibre osmotique entre les produits de réaction à l'intérieur et l'extérieur, dépasse la contrainte critique, entraînant des plis et des bosselures.

L'arrêt brutal de la réaction par l'ajout d'eau provoque une augmentation de la tension osmotique, ce qui entraîne une expulsion rapide du liquide de l'intérieur de la particule vers l'extérieur, conduisant à un plus grand nombre de plis et de bosselures.

La microscopie électronique à balayage (MEB) est une technique d'imagerie utilisée pour étudier la morphologie des particules de silice.

La microscopie électronique à faisceau d'ions focalisé (FIB-SEM) est une technique d'imagerie utilisée pour obtenir des coupes transversales des particules de silice.