Las tierras raras: quince metales casi idénticos que impulsan silenciosamente la tecnología moderna
Del lantano al lutecio: quince metales blandos y plateados tan parecidos químicamente que separarlos derrotó a los químicos durante más de un siglo. En realidad, no son raros. Están en tu teléfono, tus auriculares, tu turbina eólica y tus imágenes de resonancia magnética.
Resaltado en la tabla periódica
Cada miembro
Qué los define
Los orbitales 4f que se están llenando se encuentran *debajo* de los electrones externos, protegidos del mundo exterior. La química apenas percibe qué orbital 4f está ocupado, por lo que los quince se comportan de manera casi idéntica y separarlos resulta tan difícil.
A lo largo de la serie, los átomos se contraen de forma constante a medida que se añaden protones y los electrones 4f, difusos, apantallan mal. El efecto acumulativo es suficientemente grande como para alcanzar el periodo siguiente: el hafnio termina teniendo el mismo tamaño que el circonio situado encima, por lo que ambos son casi imposibles de distinguir químicamente.
Casi todos forman iones +3. El cerio también puede adoptar +4 y el europio +2, y esas dos excepciones son precisamente la forma en que los químicos aprendieron a separarlos del resto.
Tendencias periódicas
El radio iónico disminuye suavemente desde el lantano hasta el lutecio. Los momentos magnéticos alcanzan su máximo en el centro de la serie, donde hay más electrones f desapareados disponibles; por eso el neodimio y el disprosio dominan la tecnología de los imanes permanentes.
En el mundo
Los imanes permanentes más potentes jamás fabricados. Los imanes de Nd-Fe-B impulsan auriculares, discos duros, motores eléctricos y turbinas eólicas.
Se añaden a los imanes de neodimio para que sigan funcionando a las temperaturas del compartimento del motor. Por eso son materiales objeto de competencia estratégica.
Fósforos rojos y azules en pantallas y lámparas fluorescentes; el europio también produce el brillo antifalsificación de los billetes de euro.
El agente de contraste que hace visibles los tejidos blandos en la resonancia magnética y la mayor sección eficaz de captura de neutrones de cualquier nucleido estable.
Convertidores catalíticos, pulido de vidrio y la piedra de encendedor de todos los encendedores desechables.
Dopado en fibra óptica, amplifica la luz directamente, lo que hace viable el cable de internet intercontinental.
Manejo
Toxicidad de baja a moderada como metales y sales simples, aunque los polvos finos son pirofóricos y arden con facilidad. El verdadero problema es la extracción: los minerales de tierras raras contienen torio y uranio, por lo que su procesamiento genera residuos radiactivos y la química de separación consume grandes volúmenes de ácido. El prometio es radiactivo y no tiene ningún isótopo estable.
Conviene saber
Preguntas frecuentes
Porque, cuando se descubrieron, eran realmente difíciles de obtener: nunca aparecen concentrados en una sola mena, se encuentran mezclados entre sí y separarlos era casi imposible. «Tierra» era el término antiguo para un óxido. El nombre refleja la dificultad del siglo XVIII, no la escasez geológica.
Su química es casi idéntica porque los electrones 4f que se añaden están enterrados bajo las capas externas y apenas participan en los enlaces. Todos forman un ion +3 de tamaño muy similar. La separación moderna depende de cientos de etapas sucesivas de extracción con disolventes que aprovechan pequeñas diferencias en el radio iónico: la contracción lantánida es el único recurso disponible.
El neodimio, por peso económico. Los imanes de Nd-Fe-B están en todos los motores de vehículos eléctricos, generadores de turbinas eólicas, discos duros y auriculares. El disprosio ocupa un cercano segundo lugar porque es lo que mantiene funcionando esos imanes cuando se calientan, y su suministro está concentrado en muy pocos lugares.
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