lunes, 29 de agosto de 2016

TIERRAS RARAS DE LA TABLA PERIÓDICA

Nunca un nombre fue tan poco apropiado. Ni son terrosos, ni tienen propiedades raras. Sí podemos decir que son un conjunto de elementos químicos muy desconocidos pero la verdad es que parece que todo se une contra ellos:

- Su ubicación en la Tabla Periódica. Están fue de ella en una línea exterior.
- Sus aplicaciones, aunque importantes, son bastantes desconocidas.
- Sus nombres no ayudan a recordarlos precisamente.

Pasen y vean qué son esas denominadas Tierras Raras...

Los miembros de las Tierras Raras son: Escandio, Ytrio, Lantano, Cerio, Praseodimio, Neodimio, Prometio, Samario, Europio, Gadolinio, Terbio, Disprosio, Holmio, Erbio, Tulio, Iterbio y Lutecio.

El nombre de Tierra Rara no responde a que sean sustancias terrosas, ni mucho menos. El nombre de Tierra se le asignó debido a que la extracción de sus menas óxidadas correspondientes fue una tarea bastante complicada. La forma típica de realizar la extracción era disolver el mineral con ácido y formar una disolución que contuviera una mezcla de sales. A continuación, se realiza una evaporación lenta de la misma. De esta forma se consigue la cristalización de cada sal por turnos mientras el resto permanece en disolución. La repetición de este proceso (en algunos casos, miles de veces) extrae la sal deseada. A partir de ella, se puede obtener el elemento químico buscado

Algunos de los elementos tienen nombres muy parecidos. Por ejemplo, Terbio e Iterbio. Ambos reciben ese nombre en honor a la localidad sueca de Itterby donde fueron descubiertos. El Ytrio también fue descubierto en esa localidad. Y Suecia también tiene el honor de ser país que descubrió otros elementos que forman parte de las Tierras Raras: Escandio, Lantano, Cerio, Holmio y el Tulio.

Otro ejemplo de elementos con nombres parecidos son el Praseodimio y el Neodimio. Ambos fueron descubiertos juntos. Y se les nombró como "dimio" de la palabra griega didymos que significa gemelo. Al ver que el Praseodimio formaba una capa de óxido verde al contacto del aire, se le añadió a su nombre ese color. 

Si hay un científico asociado al estudio de las Tierras Raras, ese es Carl Gustaf Mosander (1979 - 1858). Este químico sueco descubrió el Escandio, Erbio y Terbio. Además, descubrió lo que él denominó como Didimio que finalmenente resultaría ser la combinación de dos elementos químicos diferentes: Praseodimio y Neodimio.

Los usos de los elementos de este grupo son muy variados. El Neodimio, Holmio y Disprosio se emplean en la construcción de láseres. El Samario forma parte de los imanes permanentes más potentes que se conocen (utilizados en nuevos motores eléctricos y discos duros). El Iterbio y el Terbio se emplean en los dispositivos magneto-ópticos utilizados en los ordenadores. El Europio, junto al itrio, se utilizan en las pantallas de color para producir los tonos de rojo. Otra importante aplicación en la que participan son las turbinas eólicas y los trenes de levitación magnética de alta velocidad. Sus electroimanes están fabricados con una aleación de Neodimio y Boro. Otros miembros de esta familia intervienen en la refinación del petróleo, la fabricación fibras ópticas y cerámicas superconductoras, la industria nuclear o las comunicaciones por microondas. Su importancia puede observarse en la siguiente gráfica que nos muestra el aumento progresivo de su extracción desde 1950.



Veamos ahora una de las aplicaciones que más llama la atención. El Europio, forma parte de las medidas de seguridad presente en los billetes de curso legal de la Unión Europea. Si cogemos, por ejemplo, un billete de 5 € y lo colocamos bajo la luz ultravioleta podemos observar formas y colores que no se observan normalmente. Freak  Suijver y Andries Meijerink, de la Universidad de Utrecht, en 2002, tras un trabajo de investigación determinaron que la luz roja emitida bajo la acción ultravioleta se debía a iones del elemento Europio enlazado en un complejo con dos moléculas de tipo acetona. Obviamente, hay mucho más tras esas medidas de seguridad. Mucha Química y compleja.



Por último, el Neodimio, en forma de imanes ha permitido que en las clases de Física y Química mostremos de una forma sencilla muchas de las leyes que constituyen el Electromagnetismo:






También estos imanes nos sirven para poner de manifiesto efectos como la levitación diamagnética:



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