Tierras raras
Tierras raras es el nombre común de 17 elementos químicos: escandio, itrio y los 15 elementos del grupo de los lantánidos (lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio y lutecio). Hay que señalar que en esta clasificación no se considera la serie de los actínidos.
Aunque el nombre de «tierras raras» podría llevar a la conclusión de que se trata de elementos escasos en la corteza terrestre, algunos elementos como el cerio, el itrio y el neodimio son más abundantes. Se las califica de "raras" debido a que es muy poco común encontrarlos en una forma pura, aunque hay depósitos de algunos de ellos en todo el mundo. El término "tierra” no es más que un vocablo arcaico que hace referencia a algo que se puede disolver en ácido. Dicho de otro modo, "tierra" es una denominación antigua de los óxidos.
Lista
Aquí se proporciona una tabla con los 17 elementos de tierras raras, su número atómico y su símbolo, la etimología de sus nombres y sus usos principales. Algunos de los elementos de las tierras raras llevan el nombre de los científicos que descubrieron o dilucidaron sus propiedades elementales, algunos después de su descubrimiento geográfico.
| Z | Símbolo | Nombre | Etimología | Aplicaciones seleccionadas | Abundancia[1] (ppm) |
|---|---|---|---|---|---|
| 21 | Sc | Escandio | del latín kol (Escandinavia). | Aleaciones ligeras de aluminio y escandio para componentes aeroespaciales, aditivo en lámparas de halogenuros metálicos y lámparas de vapor de mercurio,[2] agentes de rastreo radioactivo. | 22 (Lide, 1997) |
| 39 | Y | Itrio | Llamada así por la aldea de Ytterby, Suecia; donde se descubrió su mineral. | Usado para producir láseres de granate de itrio y aluminio (YAG), forma la matriz de los fosforesentes de itrio y europio activados, que emiten una luz brillante y roja clara cuando son excitados por electrones, usados en la industria de televisión, se hace añadiendo europio al vanadato de itrio (YVO4), superconductores de alta temperatura de YBCO, circonia estabilizada con itria (YSZ), filtros de microondas granate de hierro e itrio (YIG),[2] Bombillas de bajo consumo (parte del revestimiento de fósforo blanco trifósforo en tubos fluorescentes, CFL y CCFL, y revestimiento de fósforo amarillo en LED blancos),[3] bujías, camisas incandescentes, aditivos para el acero, tratamientos contra el cáncer. | 33 (Lide, 1997) |
| 57 | La | Lantano | del griegolanthaneîn (λανθανεῖν) que significa "escondido" ya que el metal se encontraba "escondido" en un mineral de cerio. | Vidrio de alto índice de refracción y resistente a álcalis, pedernal, almacenamiento de hidrógeno, electrodos de batería, lentes de cámara, catalizador de craqueo catalítico de fluidos para refinerías de petróleo. | 39(Lide, 1997) |
| 58 | Ce | Cerio | En honor al planeta enano Ceres (que a su vez llamado así en honor a la diosa romana de la agricultura) | Agente oxidante químico, polvo para pulir, colores amarillos en vidrio y cerámica, catalizador para hornos autolimpiables, fluido catalizador de craqueo catalítico para refinerías de petróleo, pedernales de ferrocerio para encendedores. | 66.5 (Lide, 1997) |
| 59 | Pr | Praseodimio | Del griego prasios didymos, gemelo verde (πρασιος prasios= "verde") (διδυμος didymos= "gemelo"). El praseodimio y el neodimio se descubrieron juntos y por eso se les llamó gemelos. | Imanes de tierras raras, láseres, material de núcleo para lámparas de arco de carbono, colorante en vidrios y esmaltes, aditivo en vidrio de didimio utilizado en gafas de soldadura,[2] pedernales de ferrocerio (Metal de Misch) para encendedores. | 9.2 (Lide, 1997) |
| 60 | Nd | Neodimio | Del griego neos didymos, que significan nuevo gemelo (neos, nuevo) (didymos, gemelo). | Imanes de tierras raras, láseres, colores violeta en vidrio y cerámica, vidrio de didimio, condensadores de cerámica, motores de automóviles eléctricos. | 41.5 (Lide, 1997) |
| 61 | Pm | Promecio | En honor al titan Prometeo. | Baterías nucleares, pintura luminosa. | 1x10-5 (Lide, 1997)[4] |
| 62 | Sm | Samario | En honor al ingeniero de minas ruso Vassili Samarsky-Bykhovets | Imanes de tierras raras, láseres, captura neutrónica, máseres, barras de control de reactores nucleares. | 7.05 (Lide, 1997) |
| 63 | Eu | Europio | En honor al continente Europa | Fosforescentes rojos y azules, láseres, lámparas de vapor de mercurio, lámparas fluorescentes, agentes de relajación RMN. | 2 (Lide, 1997) |
| 64 | Gd | Gadolinio | En honor a Johan Gadolin (1760–1852), para honrar su investigación de las tierras raras. | Vidrios o granates de alto índice de refracción, láseres, tubos de rayos X, memorias de computadora, captura neutrónica, agente de contraste para resonancia magnética, agente de relajación para resonancia magnética, aleaciones magnetoestrictivas como el galfenol, aditivo para acero. | 6.2 (Lide, 1997) |
| 65 | Tb | Terbio | Después de la aldea de Ytterby, Suecia. | Aditivo en imanes a base de neodimio, fosforesentes verdes, láseres, lámparas fluorescentes (como parte del recubrimiento de fósforo de tribanda blanca), aleaciones magnetoestrictivas como el terfenol-D, sistemas de sonar navales, estabilizador de pilas de combustible. | 1.2 (Lide, 1997) |
| 66 | Dy | Disprosio | Del griego "disprositos", lo que significa difícil de conseguir . | Aditivo en imanes a base de neodimio, láseres, aleaciones magnetoestrictivas como el terfenol-D, unidades de disco duro. | 5.2 (Lide, 1997) |
| 67 | Ho | Holmio | Después de Estocolmo (en latín, "Holmia"), ciudad nativa de uno de sus descubridores. | Láseres, estándares de calibración de longitud de onda para espectrofotómetros ópticos, imanes. | 1.3 (Lide, 1997) |
| 68 | Er | Erbio | Llamada así por la aldea de Ytterby, Suecia. | Láseres infrarrojos, acero de vanadio, tecnología de fibra óptica. | 3.5 (Lide, 1997) |
| 69 | Tm | Tulio | En honor a la tierra mitológica Thule | Máquinas portátiles de rayos X, lámparas de halogenuros metálicos, láseres. | 0.52 (Lide, 1997) |
| 70 | Yb | Iterbio | Llamada así por la aldea de Ytterby, Suecia. | Láseres infrarrojos, agentes reductores químicos, bengalas, acero inoxidable, galga extensiométrica, medicina nuclear, monitoreo de terremotos. | 3.2 (Lide, 1997) |
| 71 | Lu | Lutecio | En honor a Lutecia, la ciudad que más tarde se convirtió en París. | Tomografía por emisión de positrones: detectores de escaneo PET, vidrio de alto índice de refracción, tantalato de lutecio para fosforescentes, catalizador utilizado en refinerías, bombilla LED. | 0.8 (Lide, 1997) |
Aplicaciones
El cerio también es componente de la aleación que genera las chispas en los encendedores mecánicos y en los catalizadores del proceso de Haber-Bosch de la síntesis del amoníaco.
Actualmente se investigan aplicaciones en síntesis orgánica de compuestos organometálicos de estos elementos.
En resonancia magnética nuclear se utilizan compuestos, por ejemplo del lantano, como aditivos para separar señales de compuestos que de otro modo se detectarían juntos.
Combinados con halogenuros metálicos se usan en la fabricación de lámparas de descarga HMI (Hydrargyrum medium-arc iodide).
Radiodiagnóstico
Además en radiodiagnóstico se utilizan como material fosforescente en las pantallas intensificadoras de imagen (en los chasis que todavía se usan con película, emulsión y revelado fotográfico).
La expresión tierras raras se aplica a los elementos del grupo IIIB de la tabla periódica de los elementos, con números atómicos (S) 21, 39, y 57-71. Estos elementos son metales de transición escasos en la naturaleza. Los elementos de tierras raras utilizados en pantallas radiológicas son gadolinio (S = 64), lantano (S = 57) e itrio (S = 39), los cuales funcionan como material fosforescente. En las fórmulas siguientes de los compuestos respectivos de esta propiedad, después de los dos puntos se especifica un elemento activador.
- Oxisulfuro de gadolinio (Gd2O2S: Tb), activado por terbio (Z = 65). Se emite una coloración verde cuya longitud de onda es de 540 nm.
- Oxisulfuro de lantano (La2O2S: Tb), activado por terbio (Z = 65). Se emite una coloración verde cuya longitud de onda es de 540 nm.
- Oxisulfuro de itrio (Y2O2S: Tb), activado por terbio (S = 65). Se emite una coloración azul de longitudes de onda entre 450 y 500 nm.
- Oxibromuro de lantano (LaOBr: Tm), activado por tulio (S = 69). Se emite una coloración azul de longitudes de onda entre 450 y 500 nm.
- Tantalato de itrio (YTaO4: Tm), activado por tulio (S = 69). Se emite una coloración azul-ultravioleta de longitudes de onda entre 450 y 500 nm.
Las pantallas de tierras raras ofrecen una ventaja única con respecto a las de wolframato de calcio: su eficacia de conversión es mayor. El propósito de fabricar las pantallas de tierras raras es ofrecer varios niveles de velocidad, si bien todas ellas son, como mínimo, dos veces más rápidas que su alternativa de wolframato de calcio. Esta mejora de la eficacia de conversión se consigue sin pérdida de resolución acompañante. Sin embargo, cuando se usan las pantallas de tierras raras más rápidas— los llamados «ruidos» cuánticos y radiográficos— pueden llegar a ser apreciables. Como son más rápidos con las pantallas de tierras raras es posible que se apliquen factores técnicos reducidos, lo cual repercute en menor dosis al paciente.
Nombre
Aunque se las conozca como "tierras raras", muchas de ellas no son raras en absoluto. Algunas se encuentran en abundancia en la superficie terrestre.
Véase también
Referencias
- Keith R. Long; Bradley S. Van Gosen; Nora K. Foley; Daniel Cordier. «The Geology of Rare Earth Elements». Geology.com. Consultado el 19 de junio de 2018.
- ↑ C. R. Hammond. «Section 4; The Elements». En David R. Lide, ed. CRC Handbook of Chemistry and Physics. (Internet Version 2009) (89th edición). Boca Raton, FL: CRC Press/Taylor and Francis.
- . Think GlobalGreen. Archivado desde el original el 4 de noviembre de 2016. Consultado el 10 de febrero de 2017.
- Fritz Ullmann, ed. (2003). Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 31. Contributor: Matthias Bohnet (6th edición). Wiley-VCH. p. 24. ISBN 978-3-527-30385-4.
Enlaces externos
- Información especializada de los elementos de tierras raras.
- Información complementaria sobre Tierras Raras.
- ¿Qué son las tierras raras y por qué son claves en la guerra de China y EE. UU.?
- Guía de Minerales Industriales (AINDEX) «Guía de Minerales Industriales».