thumb|Mineral de tierras raras.|248x248px 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).
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 una forma arcaica de referirse a algo que se puede disolver en ácido, o dicho de otro modo, es una denominación antigua de los óxidos.
Historia En 1787 se inició el descubrimiento de estas tierras raras empezando con el teniente de artillería Carl Axel Arrhenius (1757-1824), quien encontró un extraño mineral negro en la villa de Ytterby ubicada a unos 30 km de Estocolmo. La coloración del extraño mineral y la alta densidad de la muestra hizo sospechar al teniente quien no descartó la posibilidad de haber descubierto un nuevo mineral y sin conocer su composición se la llevó y la llamó «piedra pesada de Ytterby». En 1792 se envió una muestra del mineral a Johan Gadolin (1760-1852), un químico finlandés, discípulo de Torbern O. Bergman y con fama de ser un excelente analista. Encontró en la piedra óxidos de silicio, aluminio y hierro, además encontró una porción importante de un óxido refractario de un elemento todavía desconocido. En realidad, la fórmula idealizada de este mineral que posteriormente se llamó Gadolinita es Be2FeY2Si2O10 y como se sabe actualmente el berilio comparte propiedades con el aluminio y por esa razón, Gadolin pensó que el mineral contenía aluminio.
Dos años después, Gadolin publicó sus resultados en los Proceedings de la Academia de Ciencias de Suecia. Estos resultados fueron confirmados tiempo después por dos grandes químicos, L.N. Vauquelin (1763-1829) y M.H. Klaproth (1743-1817), quienes sugirieron el nombre definitivo del mineral, Gadolinita y del mismo modo sugirieron el nombre del óxido del nuevo elemento que se utilizó bajo el nombre de yttria, por su origen geográfico, que finalmente derivó en el nombre actual del elemento, itrio (Y).
En 1751 el barón Axel Fredrik Cronstedt (1722-1765), distinguido mineralogista y químico sueco, halló en un depósito minero un novedoso mineral al que llamó «piedra pesada de Bastnäs». Este mineral fue estudiado en 1803, por el joven Jöns Jacob Berzelius (1779-1848) junto con Wilhelm Hisinger (1766-1852), descubrieron en el mineral la presencia de un óxido desconocido. Denominaron ceria al óxido y cerio (Ce) al nuevo elemento, derivados del nombre del reciente planetoide descubierto Ceres (1801).
Estos dos óxidos itria y ceria eran muy similares, pues de ellos no podían extraerse los metales correspondientes a través de las técnicas de la época. En 1830 se dio el aislamiento del cerio (Ce) a manos de Carl Mosander, pupilo de Berzelius. Para poder separar este elemento utilizó vapores de potasio y además de separar el cerio (Ce), descubrió otro óxido en pequeñas cantidades al cual denomino lantana cuyo elemento que formaba el óxido se llamó lantano (La). Otro óxido que logró separar de la ceria fue la didimia y se pensaba que contenía el elemento didmio pero 44 años más tarde se demostró que contenía dos óxidos.
En 1844, Mosander trabajó con el mineral itria y se encontró que se trataba de un óxido bastante complejo, descubrió que además del propio óxido de itrio, descubrió que las muestras de itria natural contenían otros óxidos entre los cuales estaba: óxido de ceria, óxido de lantana, óxido de didmio y dos óxidos que se denominaron erbia (de color amarillo) y terbia (de color rosa). En 1860 estos nombres fueron intercambiados, llamándose terbia a erbia y viceversa.
En 1878, Jean de Marignac, químico sueco, obtuvo nitrato de erbio, aparentemente puro de la gadolinita y un nuevo óxido conocido como iterbia. Al siguiente año, Lars Nilson, separó otra tierra rara a partir de la iterbia, a la que llamó escandia (en honor a Escandinavia) que está formada por escandio (Sc). Ese mismo año, el sueco Per Cleve, logró aislar tres fracciones de la erbia, llamando a las dos nuevas holmia (en honor al nombre en latín de Estocolmo) y thulia (en honor al nombre antiguo de Escandinavia). Estos óxidos eran los correspondientes óxidos de holmio (Ho) y óxido de tulio (Tm). Tiempo después, el químico francés, Paul Émile Lecoq de Boisbaudran, aplicando novedosas técnicas de espectroscopía, detectó un nuevo óxido en la didmia, al cual llamó samaria. De este óxido se aisló el samario (Sm) (en honor a su descubridor el coronel ruso Vasili Samarski-Bykhovets) (Montalvo, n.d.).
En 1886, Paul Lecoq aisló de la inicial samaria un nuevo óxido al que llamó gadolinia en honor a Johan Gadolin y el elemento que compone este óxido se llama gadolinio (Gd). Y el mismo año, Lecoq aisló otra tierra de la holmia y la llamo diprosia, que era el óxido de disprosio (Dy). En 1885, el austriaco Karl von Welsbach, logró separar de la didimia otros dos óxidos; praseodimia (didimia verde en griego) y neodimia (nueva didimia en griego); de ellas se identificó el praseodimio (Pr) y neodimio (Nd).
En 1901, Eugène Demarçay aisló al europio de sales de samario (supuestamente puro) y lo nombró así en honor al continente europeo. En 1907, Georges Urbain aisló al lutecio (Lu) (nombrado así por su lugar de nacimiento, París escrito en latín) de la iterbia. El prometio (Pm) se aisló analizando subproductos de la fisión del uranio generados en un reactor nuclear situado en Tennessee (EUA) y su nombre se da en honor al dios de la mitología griega que dio fuego al hombre. Jacob A. Marinsky, Lawrence E. Glendenin y Charles D. Coryell, probaron su existencia en 1944, pero reivindicaron su descubrimiento hasta 1947, después de la Segunda Guerra Mundial.
Origen La formación de tierras raras en el universo ocurre principalmente en eventos cósmicos violentos como la fusión de estrellas de neutrones. Los meteoritos que contienen estas tierras raras pueden ofrecer información sobre su origen extraterrestre y su distribución en el sistema solar; objeto y material muy importante que ayuda a científicos e investigadores a explorar nuevas vías de explotación, sobre todo en asteroides, (y por extensión, los meteoritos que de ellos provienen), además de ser increíblemente ricos en metales valiosos, incluyendo tierras raras, entre otros.
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 derivan su nombre del de los científicos que descubrieron o dilucidaron sus propiedades elementales, algunos del lugar geográfico de su descubrimiento.
ZSímboloNombreEtimologíaAplicaciones seleccionadasAbundancia (ppm)21ScEscandiodel latín Scandia (Escandinavia).Aleaciones ligeras de aluminio y escandio para componentes aeroespaciales, aditivo en lámparas de halogenuros metálicos y lámparas de vapor de mercurio, agentes de rastreo radioactivo.2239YItrioLlamado 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 fosforescentes 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), 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), bujías, camisas incandescentes, aditivos para el acero, tratamientos contra el cáncer.3357LaLantanodel griego lanthaneîn (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.3958CeCerioEn honor al planeta enano Ceres (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.66.559PrPraseodimioDel 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, pedernales de ferrocerio (Metal de Misch) para encendedores.9.260NdNeodimioDel 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.41.561PmPrometioEn honor al titán Prometeo.Baterías nucleares, pintura luminosa.1x10-5 62SmSamarioEn honor al ingeniero de minas ruso Vassili Samarsky-BykhovetsImanes de tierras raras, láseres, captura neutrónica, máseres, barras de control de reactores nucleares.7.0563EuEuropioEn honor al continente EuropaFosforescentes rojos y azules, láseres, lámparas de vapor de mercurio, lámparas fluorescentes, agentes de relajación RMN.264GdGadolinioEn 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.6.265TbTerbioPor 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.1.266DyDisprosioDel 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.5.267HoHolmioPor Estocolmo (en latín, «Holmia»), ciudad nativa de uno de sus descubridores.Láseres, estándares de calibración de longitud de onda para espectrofotómetros ópticos, imanes.1.368ErErbioLlamada así por la aldea de Ytterby, Suecia.Láseres infrarrojos, acero de vanadio, tecnología de fibra óptica.3.569TmTulioEn honor a la tierra mitológica ThuleMáquinas portátiles de rayos X, lámparas de halogenuros metálicos, láseres.0.5270YbIterbioLlamada así por la aldea de Ytterby, Suecia.Láseres infrarrojos, agentes reductores químicos, bengalas, acero inoxidable, galga extensiométrica, medicina nuclear, monitoreo de terremotos.3.271LuLutecioEn 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
Química de las tierras raras
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