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ELM Élément n° 68 sur 118

Erbium (Er)

L’erbium est surtout connu pour un rôle discret mais essentiel dans les télécommunications : ses ions permettent d’amplifier la lumière dans certaines fibres optiques. Ce lanthanide colore aussi en rose des verres et des émaux.

Par Claire Delmas · Mis à jour le

Fiche d’identité de l’erbium

Numéro atomique (Z)
68
Symbole
Er
Masse atomique
167,259 u
Masse molaire
167,259 g/mol
Famille
Lanthanides
Période · groupe · bloc
6 · aucun (bloc f) · f
Configuration électronique
[Xe] 6s² 4f¹²
État à 20 °C
solide
Température de fusion
1 528,85 °C (1 802 K)
Température d’ébullition
2 867,85 °C (3 141 K)
Masse volumique
9,07 g/cm³
Électronégativité (Pauling)
1,24
Rayon atomique (van der Waals)
235 pm
1re énergie d’ionisation
6,108 eV
Affinité électronique
non mesuré
États d’oxydation
+3
Découverte
1843, par Carl Gustaf Mosander
Nom tiré de
Ytterby
Abondance dans l’eau de mer
8,7 × 10⁻⁷ mg/L
Numéro CAS
7440-52-0
Erbium : période 6, ligne des lanthanides, famille des lanthanides.
Er
Électrons par couche : 2 · 8 · 18 · 30 · 8 · 2

Dans les réseaux de télécommunication, un signal lumineux perd de la puissance à mesure qu’il parcourt une fibre. Des ions d’erbium intégrés à la fibre peuvent contribuer à le réamplifier directement sous forme optique. Cette application s’appuie sur les propriétés de l’élément, mais l’erbium intervient aussi dans des pigments et des alliages.

Où trouve-t-on l’erbium ?

L’erbium est un métal de la famille des terres rares, également appelée famille des lanthanides. L’expression « terre rare » ne signifie pas qu’il est absent de la croûte terrestre : elle désigne un ensemble d’éléments dont la séparation est difficile, car ils se trouvent souvent ensemble et ont des propriétés chimiques proches. Selon la fiche française de L’Élémentarium, les données industrielles des lanthanides sont généralement regroupées, car ils sont extraits des mêmes gisements et séparés par des procédés similaires.

On ne trouve pas couramment l’erbium sous forme de métal pur dans la nature : il est présent dans des minerais contenant plusieurs terres rares. Il faut donc extraire ces éléments du minerai, puis les séparer les uns des autres. Cette proximité chimique explique pourquoi obtenir un composé d’erbium isolé demande des étapes de séparation plutôt qu’une simple collecte d’un minerai unique.

Pourquoi son nom vient-il d’Ytterby ?

Le chimiste suédois Carl-Gustaf Mosander a identifié l’erbium en 1843 en étudiant un échantillon contenant de l’yttrium. Le nom vient d’Ytterby, localité suédoise associée au minerai dans lequel plusieurs terres rares ont été découvertes. La Commission des poids atomiques et des abondances isotopiques indique aussi que la masse atomique standard de l’erbium est de 167,259(3) : cette valeur tient compte des masses et des proportions relatives de ses isotopes naturels.

Dans le tableau périodique, l’erbium porte le numéro atomique 68, c’est-à-dire qu’un atome neutre possède 68 protons et autant d’électrons. Sa chimie courante est principalement celle de l’ion Er³⁺, chargé positivement trois fois. Comme pour les autres lanthanides, les électrons de la sous-couche 4f contribuent à ses propriétés optiques, exploitées dans des matériaux dopés à l’erbium.

Comment l’erbium amplifie-t-il la lumière ?

Dans une fibre optique dopée à l’erbium, une petite quantité d’ions d’erbium est incorporée au matériau de la fibre. Lorsqu’ils reçoivent de l’énergie, ces ions peuvent restituer une partie de cette énergie sous forme de lumière qui renforce le signal transmis. Le signal peut ainsi être amplifié sans le convertir d’abord en signal électrique. La fiche de CNRS Images sur les amplificateurs à fibre dopée à l’erbium décrit cet usage en télécommunication.

Il s’agit d’un usage du matériau préparé, et non d’un câble constitué d’erbium métallique. L’élément est introduit sous forme d’ions dans une fibre adaptée ; c’est leur interaction avec la lumière qui rend possible l’amplification optique.

Quels composés donnent sa couleur aux matériaux ?

L’oxyde d’erbium, de formule Er₂O₃, est un composé de l’élément qui peut apporter une teinte rose. Il est utilisé comme colorant dans certains verres et émaux céramiques. L’Élémentarium mentionne notamment l’emploi de l’erbium comme pigment dans l’industrie céramique et comme luminophore, c’est-à-dire dans des matériaux qui émettent de la lumière après excitation.

L’erbium peut également être associé à d’autres métaux dans des alliages. Par exemple, son ajout au vanadium peut réduire la dureté de l’alliage et faciliter sa mise en forme, selon les fiches pédagogiques du Jefferson Lab et du Los Alamos National Laboratory. Ces usages montrent que les applications dépendent de la forme chimique et du matériau : les propriétés de l’oxyde coloré ne sont pas celles d’un ion dans une fibre optique ni celles du métal incorporé à un alliage.

Isotopes naturels de l’erbium

IsotopeMasse (u)Abondance naturelleStabilité
¹⁶²Er161,9287884(20)0,139 %radioactif
¹⁶⁴Er163,9292088(20)1,601 %stable
¹⁶⁶Er165,9302995(22)33,503 %stable
¹⁶⁷Er166,9320546(22)22,869 %stable
¹⁶⁸Er167,9323767(22)26,978 %stable
¹⁷⁰Er169,9354702(26)14,91 %radioactif

65 isotopes de l’erbium sont connus, dont 4 stables. Données : NIST et AMDC (AIEA), via PubChem.

Questions fréquentes

Quelle est la masse molaire de l’erbium ?

La masse molaire de l’erbium est de 167,259 g/mol, d’après la masse atomique standard de 167,259 u retenue par l’IUPAC (CIAAW). Une mole d’atomes de erbium pèse donc environ 167,259 grammes.

Quel est le numéro atomique de l’erbium ?

Le numéro atomique de l’erbium est 68 : son noyau compte 68 protons, et l’atome neutre autant d’électrons. Son symbole chimique est Er.

Quelle est la configuration électronique de l’erbium ?

La configuration électronique de l’erbium est [Xe] 6s² 4f¹², soit 2, 8, 18, 30, 8, 2 électrons répartis de la première à la dernière couche. L’erbium appartient au bloc f du tableau périodique.

L’erbium est-il un métal ou une terre rare ?

C’est un métal et, plus précisément, un lanthanide classé parmi les terres rares. Le terme « terre rare » désigne une famille d’éléments aux propriétés voisines, souvent présents ensemble dans les minerais ; il ne signifie pas que l’erbium n’existe qu’en quantités infimes partout. Il est rarement rencontré à l’état pur dans la nature.

Pourquoi l’erbium est-il utilisé dans les fibres optiques ?

Sous forme d’ions intégrés à la fibre, l’erbium peut absorber de l’énergie puis la restituer sous forme de lumière qui renforce un signal optique affaibli. Cela permet d’amplifier certains signaux dans la fibre sans les convertir d’abord en signaux électriques. Le métal pur n’est pas ajouté tel quel au câble.

L’oxyde d’erbium est-il naturellement rose ?

L’oxyde d’erbium, Er₂O₃, est associé à une coloration rose et peut servir de pigment dans certains verres et émaux. La nuance observée dépend toutefois du matériau final et de sa composition : il ne faut pas en déduire que tout composé contenant de l’erbium est rose.

Sources des données

Valeurs relevées le 3 octobre 2026. Températures et masses volumiques à pression atmosphérique ; une valeur « non mesuré » n’est pas connue expérimentalement.