Elementos tierra

Neodimio

La química de las tierras raras y la ciencia cuántica tienen el potencial de cambiar profundamente nuestras vidas. Los avances que se vislumbran podrían afectar a la energía, las comunicaciones, la informática y mucho más. Invitamos a científicos e ingenieros, educadores y estudiantes, economistas y ecologistas, responsables políticos y el público interesado a participar en la exploración de estos temas.
El programa principal del proyecto, «Elementos de las Tierras Raras: La intersección de la ciencia y la sociedad»- se celebró en Los Ángeles el 24 de septiembre de 2019. Dirigido por el galardonado corresponsal científico y presentador de Science Friday, Ira Flatow, este evento reunió a científicos, periodistas y curiosos de la ciencia para considerar los potenciales y los desafíos de la extracción y el refinamiento de los minerales de tierras raras.
A pesar de su nombre, los metales de las tierras raras no son en absoluto raros. Sus singulares propiedades magnéticas, luminiscentes y electroquímicas los hacen esenciales para productos como los teléfonos inteligentes, los coches eléctricos, las lentes de las cámaras, los escáneres de rayos X, las turbinas eólicas y los discos duros de los ordenadores.

Canadá tierras raras

Los elementos de las tierras raras son relativamente abundantes en la corteza terrestre, siendo el cerio el 25º elemento más abundante, con 68 partes por millón. Esto lo hace tan abundante como el cobre. Debido a sus propiedades geoquímicas, los elementos de las tierras raras suelen estar dispersos. Esto significa que no suelen encontrarse en grupos lo suficientemente concentrados como para que sea viable explotarlos. La escasez de estos minerales hizo que se les llamara tierras raras.
Las tierras raras son un grupo de 15 elementos de la tabla periódica conocidos como la serie de los lantánidos, además del itrio. Las tierras raras se clasifican en elementos ligeros (del lantano al samario) y elementos pesados (del europio al lutecio). Estos últimos son menos comunes y, por tanto, más caros.
Desde el punto de vista químico, las tierras raras son fuertes agentes reductores. Sus compuestos suelen ser iónicos y presentan elevados puntos de fusión y ebullición. Las tierras raras son relativamente blandas cuando están en estado metálico, mientras que las de mayor número atómico suelen ser más duras. Las tierras raras reaccionan con otros elementos metálicos y no metálicos para formar compuestos, cada uno de los cuales tiene comportamientos químicos específicos. Esto las hace indispensables y no sustituibles en muchas aplicaciones electrónicas, ópticas, magnéticas y catalíticas. Los compuestos de tierras raras suelen ser fluorescentes bajo luz ultravioleta, lo que puede ayudar a su identificación. Las tierras raras también reaccionan con agua o ácido diluido para producir gas hidrógeno.

Tantalio

Stanley Mertzman no trabaja, asesora, posee acciones ni recibe financiación de ninguna empresa u organización que pueda beneficiarse de este artículo, y no ha revelado ninguna afiliación relevante más allá de su nombramiento académico.
La mayoría de los estadounidenses utilizan elementos de tierras raras todos los días, sin saberlo, ni saber nada de lo que hacen. Eso podría cambiar, ya que estos materiales inusuales se están convirtiendo en un punto central en la creciente guerra comercial entre Estados Unidos y China.
Stanley Mertzman, geólogo cuya especialidad es el análisis con rayos X de rocas y minerales para determinar su composición química, y que enseña mineralogía en el Franklin and Marshall College, explica más sobre estos elementos poco conocidos y fascinantes, y sobre la electrónica moderna que hacen posible.
En sentido estricto, son elementos como otros de la tabla periódica -como el carbono, el hidrógeno y el oxígeno- con números atómicos del 57 al 71. Hay otros dos con propiedades similares que a veces se agrupan con ellos, pero los principales elementos de tierras raras son los 15. Para formar el primero, el lantano, se parte de un átomo de bario y se le añade un protón y un electrón. Cada elemento de tierras raras sucesivo añade un protón y un electrón más.

Cerio

Los elementos de las tierras raras son un grupo de diecisiete elementos químicos que aparecen juntos en la tabla periódica (ver imagen). El grupo está formado por el itrio y los 15 elementos lantánidos (lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio y lutecio). El escandio se encuentra en la mayoría de los depósitos de elementos de tierras raras y a veces se clasifica como un elemento de tierras raras. La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada incluye el escandio en su definición de elemento de tierras raras.
Los elementos de las tierras raras son todos metales, y el grupo suele denominarse «metales de las tierras raras». Estos metales tienen muchas propiedades similares, y eso hace que a menudo se encuentren juntos en depósitos geológicos. También se les denomina «óxidos de tierras raras» porque muchos de ellos suelen venderse como compuestos de óxido.
Usos de los elementos de las tierras raras Este gráfico muestra el uso de elementos de tierras raras en Estados Unidos durante 2020. Muchos vehículos utilizan catalizadores de tierras raras en sus sistemas de escape para controlar la contaminación del aire. Un gran número de aleaciones se hacen más duraderas mediante la adición de metales de tierras raras. El vidrio, el granito, el mármol y las piedras preciosas se pulen a menudo con polvo de óxido de cerio. Muchos motores y generadores contienen imanes fabricados con elementos de tierras raras. Los fósforos utilizados en pantallas digitales, monitores y televisores se crean con óxidos de tierras raras. La mayoría de las baterías de ordenadores, teléfonos móviles y vehículos eléctricos se fabrican con metales de tierras raras.