¿Sabes lo que son las tierras raras? A lo mejor has oído que son minerales que se necesitan para tu teléfono móvil o que si China tiene la mayoría y las puede usar como arma geoestratégica. Te vamos a contar un poco qué son exactamente.

¿Qué son las tierras raras?

Bajo el nombre de “tierras raras” se agrupan 17 elementos químicos que tienen propiedades fisicoquímicas similares y que, en general, son difíciles de extraer a partir de los yacimientos de la corteza terrestre. Estos 17 elementos son los 15 lantánidos más dos metales del grupo 3:

• Lantano, La
• Cerio, Ce
• Praseodimio, Pr
• Neodimio, Nd
• Prometio, Pm
• Samario, Sm
• Europio, Eu
• Gadolinio, Gd
• Terbio, Tb
• Disprosio, Dy
• Holmio, Ho
• Erbio, Er
• Tulio, Tm
• Iterbio, Yb
• Lutecio, Lu
• Escandio, Sc
• Itrio, Y

El itrio y el escandio se incluyen porque se suelen encontrar mezclados con los lántanidos y poseen propiedades químicas parecidas.

El prometio es el único que no se encuentra de forma natural en la corteza terrestre. Todos sus isótopos son radiactivos y se forman dentro de los reactores nucleares.

En función de su peso atómico, las tierras raras se dividen generalmente en tierras raras ligeras (escandio, lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio, y samario) y pesadas (europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio y lutecio). El itrio tiene un peso atómico ligero, pero generalmente se incluye en el grupo de las tierras raras pesadas por sus características fisicoquímicas.

¿Por qué son importantes?

Poseen unas propiedades fisicoquímicas únicas, debido a su estructura atómica (básicamente a la configuración de sus electrones). Son, por ejemplo, muy buenos conductores eléctricos, poseen propiedades magnéticas. Estas propiedades permiten su uso en metalurgia, electrónica, iluminación, óptica y muchas más aplicaciones industriales. Actualmente son esenciales para la llamada industria verde, por ejemplo.

¿Por qué se les llama tierras raras?

El término viene del siglo XVIII. En ese momento se llamaba “tierras” a los óxidos metálicos no solubles en agua. ¿Y por qué “raras”? Pues, pese a este “apellido”, son elementos no tan escasos en la corteza terrestre. Lo que sucede es que, pese a que son más abundantes que oro o plata, están en yacimientos más dispersos, con depósitos poco conocidos en esa época. Para que nos hagamos una idea, el cerio es el más abundante, seguido del lantano o neodimio. Todos ellos son más abundantes o casi iguales en la corteza que el litio o el cobre y bastante más que el estaño. Incluso los más “raros”, el lutecio y el tulio son hasta 200 veces más abundantes que el oro.  Sin embargo, no suelen estar en estado puro, sino que aparecen mezclados con otros elementos, frecuentemente otras tierras raras, por sus similitudes químicas. Por lo tanto, hay que separarlos y se considera que son difíciles de extraer.

¿Cuándo se descubrieron?

Como ya sabemos, los elementos químicos se fueron descubriendo de manera paulatina. La primera tierra rara se descubrió en el siglo XVIII. Cuando Mendeleiev publicó la primera tabla periódica en 1869 solo se habían identificado seis elementos de los considerados actualmente como tierras raras.

La historia de las tierras raras comienza en 1787 en Suecia. Un oficial del ejército sueco encontró una roca que le llamó la atención cerca del pueblo de Ytterby (y por eso la llamó ytterbita). Siete años después la roca llegó hasta el químico finlandés Gadolin que la analizó e identificó que uno de sus compuestos era un óxido de un elemento desconocido. A este óxido se le llamó yttria. De ahí derivó el nombre del elemento, itrio. El mineral del que procedía se denominó finalmente gadolinita, por el químico.

De manera casi paralela, otro químico sueco, Berzelius, descubrió en 1807 una nueva tierra rara, el cerio, a partir de un mineral llamado cerita. Hay que destacar que, en realidad, lo que se había descubierto no eran óxidos puros, sino que tenían otros elementos. Tardaron casi cuatro décadas en darse cuenta de que no eran óxidos puros.

Carl Mosander, farmacéutico y discípulo de Berzelius, continuó investigando el óxido de cerio y fue capaz de obtener el lantano, el erbio y el terbio. Poco a poco, con el paso de los años y la aparición de nuevas técnicas se fueron descubriendo nuevos elementos, no solo a partir del mineral de gadolinita, sino también de otros como la samarskita, otro mineral encontrado por un coronel ruso. La última tierra rara encontrada fue el prometio, obtenido analizando subproductos de la fisión nuclear del uranio, en 1944 en Estados Unidos.

Extracción

En general, ninguno de estos 17 elementos se encuentra en forma de metal puro, no están en altas concentraciones en las rocas y además son difíciles de separar de otros elementos. Todo esto hace que se requieran procesos de obtención complicados y, en ocasiones, agresivos. Entre ellos podemos citar la extracción por medio de disolventes orgánicos, la separación magnética o el empleo de temperaturas elevadas.

Estos métodos presentan varios problemas. El primero de ellos, es que son poco eficientes, de tal manera que no es raro que se pierda hasta el 50% en masa durante el proceso de extracción. El segundo es que estos métodos de extracción no son especialmente buenos para el medioambiente. Mejor dicho, son bastante nocivos, por los disolventes que se emplean, los residuos que general y el CO₂ que emiten. Además, es muy frecuente que las tierras raras estén “contaminadas” con torio. El torio es un elemento radiactivo, por lo que hay que tener cuidado con su manejo.

¿Dónde están?

China produce más del 80% del total mundial, aunque sus reservas son el 40-55% del total. También hay importantes yacimientos en Vietnam, Brasil, Rusia, India o Australia. Groenlandia tiene uno de los depósitos de tierras raras más ricos del mundo (yacimiento de Kvanefjeld, por eso Trump intentó comprar la isla en 2019). Suecia descubrió en 2023 el mayor yacimiento de tierras raras de Europa. En la actualidad se siguen haciendo prospecciones por todo el mundo, incluso en la corteza oceánica en busca de estos elementos.

Países con mayores reservas de tierras raras. Tomado de https://www.bbc.com/mundo/noticias-internacional-64554531

Los usos de las tierras raras os los contaremos en un próximo post.

Fuentes

Los intrigantes elementos químicos conocidos como “Tierras Raras”. Historia e Importancia. Verónica García Montalvo, Boletín de la Sociedad Química de México. https://bsqm.org.mx/pdf-boletines/V14/V14N1/BSQM201401_jTierrasRaras.pdf

La fascinante historia del descubrimiento de las tierras raras.  Enrique J. Baran Anales Acad. Nac. de Cs. Ex., Fís. y Nat., tomo 68 (2016): 85-105. https://ancefn.org.ar/user/FILES/ANALES/TOMO_68/12.pdf