Si vous croisez le thulium dans un tableau périodique, son symbole Tm et son numéro atomique 69 le situent parmi les lanthanides, la série d’éléments souvent appelée « terres rares ». Ce métal argenté est peu abondant et rarement employé seul : ses applications reposent plutôt sur ses propriétés lorsqu’il est incorporé à des matériaux ou sous forme d’isotope radioactif. La fiche de l’Élémentarium de la Société chimique de France le signale notamment dans certains générateurs de micro-ondes.
Où trouve-t-on le thulium ?
Dans la nature, le thulium est présent en faibles proportions dans des minerais qui contiennent aussi d’autres terres rares, notamment la monazite. Il faut donc le séparer d’éléments chimiquement proches avant de pouvoir l’isoler. Selon la fiche du Laboratoire national de Los Alamos, le métal peut être obtenu en réduisant un oxyde avec du lanthane ou par réduction avec du calcium dans un récipient fermé.
Cette séparation exige des procédés adaptés aux mélanges de terres rares. Le thulium n’est donc pas extrait comme un métal que l’on trouverait en gisements concentrés et isolés : il est récupéré avec d’autres éléments, puis séparé. Sa rareté naturelle et le coût associé à sa préparation contribuent à limiter les applications du métal pur.
Ce que sa place parmi les lanthanides explique
Le thulium appartient à la série des éléments de la famille des lanthanides. Comme pour les autres membres de cette série, l’état d’oxydation +3 est caractéristique. Sa configuration électronique comporte treize électrons dans la sous-couche 4f, ce qui contribue aux propriétés particulières de ses ions et à leurs interactions avec la lumière.
À température ambiante, le thulium est solide. Sa masse atomique est de 168,93422 u. L’unique isotope naturel stable est le thulium-169, présent dans la nature à 100 % selon la Commission des abondances isotopiques et des poids atomiques de l’IUPAC. Il ne faut pas confondre cet isotope stable avec le thulium-170, radioactif, qui peut être produit par irradiation du thulium dans un réacteur.
Des usages spécialisés plutôt qu’un métal courant
Le thulium est utilisé comme dopant dans certains lasers à fibre : un dopant est une faible quantité d’un élément ajoutée à un matériau pour en modifier les propriétés optiques. L’Élémentarium mentionne aussi sa présence dans des matériaux employés pour produire des micro-ondes, notamment des ferrites, des céramiques magnétiques utilisées dans certains équipements.
Un autre usage envisagé concerne le thulium-170. Produit à partir de thulium-169 irradié, cet isotope radioactif émet des rayons X et peut servir de source compacte pour des appareils de radiographie portables. Il s’agit d’une application particulière de l’isotope, et non d’un usage courant du métal naturel. Le tableau périodique de la Royal Society of Chemistry décrit également des applications du thulium dans les lasers, notamment dans des contextes chirurgicaux.
Parmi les composés connus figurent l’oxyde de thulium (Tm₂O₃), le fluorure (TmF₃) et l’iodure (TmI₃). Leur existence ne signifie pas qu’ils aient tous un emploi commercial important : les sources du Laboratoire national de Los Alamos et de Jefferson Lab soulignent que les applications du thulium restent limitées. Le nom de l’élément, choisi par Per Teodor Cleve après sa découverte en 1879, vient de Thulé, ancien nom associé à la Scandinavie.