Tierras raras

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Mineral de tierra rara.

Tierras raras es el nombre común para 17 elementos químicos: el escandio, itrio, el lantano y los 14 elementos que corresponden a los lantánidos (del cerio al lutecio). Hay que notar que la serie de los actínidos no se considera dentro de esta clasificación.

Como minerales son una mezcla de óxidos e hidróxidos de los elementos del bloque "f" de la tabla periódica de los elementos. Estos elementos tienen radios iónicos muy parecidos y muestran comportamientos químicos igualmente parecidos que hacen difícil su separación. El principal estado de oxidación suele ser +3.

Aunque el nombre de "tierras raras" podría llevar a la conclusión de 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, éstos 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, monazita y loparita.

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).

Radio-diagnóstico

Además en radio-diagnóstico se utilizan como fósforo en las pantallas intensificadoras de imagen:

El término tierras raras se aplica a los elementos del grupo IIIA del sistema periódico con números atómicos comprendidos entre el Z=57 al Z=71 estos elementos son metales de transición escasos en la naturaleza, los elementos de tierras raras utilizados en pantallas radiológicas son gadolinio (Z=64), lantano (Z=57) e itrio (Z=39), los cuales se presentan como fósforos:

• Oxisulfuro de gadolinio (Gd₂O₂S: Tb): éste es activado por terbio (Z=65), emitiendo una coloración verde cuya longitud de onda es de los 540 nm.
• Oxisulfuro de Lantano (La₂O₂S: Tb): éste es activado por terbio (Z=65), emitiendo una coloración verde cuya longitud de onda es de los 540 nm.
• Oxisulfuro de itrio (Y₂O₂S: Tb): éste es activado por terbio (Z=65), emitiendo una coloración azul cuya longitud de onda es de entre los 450 y los 500 nm.
• Oxibromuro de Lantano (LaOBr: Tm): éste es activado por tulio (Z=69), emitiendo una coloración azul cuya longitud de onda es de entre los 450 y los 500 nm.
• Tantalato de itrio (YTaO₄: Tm): éste es activado por tulio (Z=69), emitiendo una coloración azul-ultravioleta cuya longitud de onda es de entre los 450 y los 500 nm.

Las pantallas de tierras raras ofrecen una única ventaja sobre las de wolframato de calcio: son de una mayor eficacia de conversión. Las pantallas de tierras raras se fabrican con vistas a ofrecer varios niveles de velocidad, si bien todas ellas son, como mínimo, dos veces más rápidas que su alternativa de wolframato de calcio. Esta mejora de la eficacia de conversión se consigue sin pérdida de resolución acompañante, sin embargo cuando se usan las pantallas de tierras raras más rápidas puede llegar a ser apreciable el llamado ruido cuántico o radiográfico, como son más rápidas con las pantallas de tierras raras pueden aplicarse factores técnicos reducidos lo que se traduce en una menor dosis al paciente.