Tierras raras
Tierras Raras
Los treinta elementos denominados tierras raras constituyen las series de los Lantánidos y Actínidos. Uno de los lantánidos Prometio y casi todos los actínidos se denominan transuránidos, ya que no existen de forma natural, son sintéticos. Todos estos Metales pertenecen al Grupo 3 de la Tabla Periódica y a los períodos 6 y 7. Todos tienen 3 electrones en su capa más externa (2 electrones s de la última capa y 1 o ninguno d de la penúltima, pasando, en este último caso, el electrón a orbitales f de la antepenúltima) y completan los Orbitales f de la antepenúltima capa: 4f (lantánidos) y 5f (actínidos).
Las tierras raras se componen de mezcla de Óxidos e Hidróxidos de los elementos del bloque "f" de la Tabla periódica de los elementos, y va de Lantano a Lutecio, además de Escandio e Itrio. Estos elementos tienen Radios iónicos muy parecidos y muestran comportamientos químicos igualmente parecidos que hace difícil su separación. El principal [[estado de oxidación] suele ser +3.
Aunque el nombre de tierras raras podría llevar a la conclusión que se trata de elementos con escasa abundancia en la Corteza terrestre, esto no es así. Algunos elementos, como el Cerio, el Itrio y el Neodimio son más abundantes que el Plomo, y el Tulio (el más escaso) es aún más abundante que el Oro o el Platino. El término rara surgió porque a principios del Siglo XX, ante la dificultad de separar los elementos constituyentes de los [minerales]], estos eran raramente utilizados para algo.
La parte tierra en el nombre es una antigua denominación para los Óxidos.
Los principales Minerales de las tierras raras son Bastnasita, Didimio, Monadita y Loparita.
Lantánidos
Lantano, Cerio, Praseodimio, Neodimio, Prometio, Samario, Europio, Gadolinio, Terbio, Disprosio, Holmio, Erbio, Tulio, Iterbio, Lutecio. Son elementos cuya proporción en la corteza terrestre es del orden del 0,02% en peso (el prometio es artificial). Debido a que la mayoría de las propiedades son parecidas y se encuentran en los mismos minerales son difíciles de separar. Son elementos del periodo 6 que llenan Orbitales 4f teniendo las capas 5 y 6 incompletas. Como se trata de una capa interna las diferencias de unos a otros son mínimas: su separación sólo se ha logrado con el desarrollo de las técnicas de intercambio iónico, utilizando la propiedad que tienen de formar complejos aniónicos. Los metales se obtienen metalotérmicamente con Sodio, Calcio, Magnesio o lantano en atmósfera inerte a partir de los eluidos o de otros compuestos. La electrólisis de una mezcla fundida de cloruros de lantánidos anhídros conduce a la aleación mischmetal. Son metales de brillo argentífero que se oxidan rápidamente al aire y son bastante reactivos. El estado de oxidación que adoptan todos en sus combinaciones es +3; además, en el caso de Samario, Europio, Tulio e Iterbio pueden adoptar +2, y en el caso de Cerio, Praseodimio, Neodimio, Terbio y disprosio +4. Se disuelven en agua y en ácidos con desprendimiento de Hidrógeno; reaccionan fácilmente con hidrógeno, (formando fases sólidas negras en las que por cada átomo de lantánido hay 2-3 de hidrógeno), Cloro (formando el tricloruro), Oxígeno (formando el trióxido) y Nitrógeno (formando mononitruro con estructura cristalina tipo cloruro de sodio). La basicidad de los hidróxidos disminuye al aumentar el número atómico. Se utilizan como catalizadores en el craqueo del petróleo, como material luminoso en los televisores en color, lámparas de mercurio, etc.
Actínidos
Actinio, Torio, Protactinio, Uranio, Neptunio, Plutonio, Americio, Curio, Berkelio, Californio, Einsteinio, Fermio, Mendelevio, Nobelio, Lawrencio. Hasta 1940 sólo se conocían torio, protactinio y uranio que se situaban en los grupos 4, 5 y 6 del Sistema Periódico. Al sintetizarse en 1944 el neptunio y el plutonio se comprendió que eran miembros de un grupo análogo al de los lantánidos. Son elementos del periodo 7 que llenan Orbitales 5f teniendo las capas 6 y 7 incompletas, por lo que sus propiedades químicas son muy parecidas entre sí y a las de los lantánidos, salvo que presentan mayor número de estados de oxidación, pues los electrones 5f están más alejados del núcleo. Son raros, excepto torio y uranio. Sólo se encuentran en la naturaleza actinio, torio, protactinio, uranio, neptunio, plutonio y americio en los minerales de uranio como miembros de las series de desintegración. El torio, además, se encuentra junto a los lantánidos en las arenas monacíticas. Son metales blanco plateados, reactivos que se oxidan rápidamente en contacto con el aire. Reaccionan con el agua y los ácidos desprendiendo hidrógeno. También lo hacen fácilmente con el Hidrógeno, Cloro, Oxígeno y Nitrógeno presentado diferentes estados de oxidación, aunque +3 es común a todos ellos. La basicidad de los trihidróxidos disminuye al aumentar el número atómico. Todos son radiactivos, aunque los primeros miembros del grupo tienen períodos de semidesintegración bastante grandes
Aplicaciones
Los elementos de este grupo se utilizan para fabricar Imanes permanentes fuertes (p. ej. Samario-cobalto o Neodimio-hierro-boro), materiales superconductores, láseres etc.
El Cerio también se encuentra en la Aleación que produce las chispas en los encendedores mecánicos y en los Catalizadores del proceso Haber-Bosch de la Síntesis del Amoníaco.
Actualmente se están investigando 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 otra forma se detectarían juntos.
Combinados con Halogenuros metálicos, se usan en la fabricación de lámparas de descarga HMI (Hydrargyrum medium-arc iodide).
