As terras raras — quinze metais quase idênticos que fazem funcionar silenciosamente a tecnologia moderna
Do lantânio ao lutécio: quinze metais macios e prateados, tão semelhantes quimicamente que a sua separação derrotou os químicos durante mais de um século. Na verdade, não são raros. Estão no seu telemóvel, nos seus auscultadores, na sua turbina eólica e no seu exame de ressonância magnética.
Destacado na tabela periódica
Cada membro
O que os define
Os orbitais 4f que estão sendo preenchidos ficam *abaixo* dos eletrões externos, protegidos do mundo exterior. A química quase não percebe qual orbital 4f está ocupado, e é por isso que os quinze se comportam de modo quase idêntico — e que separá-los é tão difícil.
Ao longo da série, os átomos diminuem de tamanho continuamente à medida que protões são adicionados e os eletrões 4f difusos fazem pouca blindagem. O efeito cumulativo é suficientemente grande para alcançar o período seguinte: o háfnio acaba por ter o mesmo tamanho que o zircónio acima dele, e é por isso que os dois são quase impossíveis de distinguir quimicamente.
Quase todos formam iões +3. O Cério também pode assumir +4 e o Európio, +2, e essas duas exceções são exatamente como os químicos aprenderam a separá-los do restante grupo.
Tendências periódicas
O raio iónico diminui suavemente do lantânio ao lutécio. Os momentos magnéticos atingem o pico no meio da série, onde há mais eletrões f desemparelhados disponíveis — razão pela qual o neodímio e o disprósio dominam a tecnologia de ímanes permanentes.
No mundo
Os ímãs permanentes mais fortes já produzidos. Ímãs de Nd-Fe-B fazem funcionar fones de ouvido, discos rígidos, motores elétricos e turbinas eólicas.
Adicionados a ímanes de neodímio para mantê-los funcionando às temperaturas do compartimento do motor. É por isso que são materiais disputados estrategicamente.
Fósforos vermelhos e azuis em ecrãs e iluminação fluorescente; o európio também produz o brilho antifalsificação das notas de euro.
O agente de contraste que torna os tecidos moles visíveis na ressonância magnética e a maior seção transversal de captura de neutrões de qualquer nuclídeo estável.
Conversores catalíticos, polimento de vidro e a pedra de isqueiro de todo isqueiro descartável.
Dopado em fibra óptica, amplifica a luz diretamente — é isso que torna prático o cabo de internet intercontinental.
Manuseio
Baixa a moderada toxicidade como metais e sais simples, embora os pós finos sejam pirofóricos e ardam facilmente. O verdadeiro problema é a extração: os minérios de terras raras contêm tório e urânio, pelo que o processamento gera rejeitos radioativos, e a química de separação consome grandes volumes de ácido. O promécio é radioativo e não tem isótopo estável.
Vale a pena saber
Perguntas frequentes
Porque, quando foram descobertos, eram realmente difíceis de obter: nunca ocorrem concentrados em um único minério, ocorrem misturados entre si, e separá-los era quase impossível. "Terra" era o termo antigo para um óxido. O nome registra a dificuldade do século XVIII, não a escassez geológica.
Sua química é quase idêntica porque os eletrões 4f adicionados ficam enterrados sob as camadas externas e participam muito pouco das ligações. Todos eles formam um íon +3 de tamanho muito semelhante. A separação moderna depende de centenas de etapas sucessivas de extração por solvente que exploram pequenas diferenças no raio iônico — a contração dos lantanídeos é o único recurso disponível.
Neodímio, em peso econômico. Ímanes de Nd-Fe-B estão em todos os motores de veículos elétricos, geradores de turbinas eólicas, discos rígidos e pares de auscultadores. O Disprósio vem logo atrás, pois é ele que mantém esses ímanes funcionando quando aquecem, e o abastecimento está concentrado em pouquíssimos lugares.
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