¿Qué son los elementos de tierras raras? Propiedades físicas y usos

En los últimos años, el mundo ha prestado cada vez más atención a las tierras raras y muchos países las han incluido como minerales metálicos clave. El Departamento de Energía de Estados Unidos los llama "metales tecnológicos". Por lo tanto, los metales de tierras raras se han convertido en recursos estratégicos por los que compiten las principales economías del mundo.

¿Qué son los elementos de tierras raras?

Los elementos de tierras raras (REE) son un conjunto de 17 elementos metálicos. Estos incluyen los 15 lantánidos de la tabla periódica más el escandio y el itrio. Según las diferentes propiedades y características, los 17 elementos de tierras raras se suelen dividir en 2 grupos:

• Elementos ligeros de tierras raras: lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio, samario, europio y gadolinio.
• Elementos pesados de tierras raras: terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio, lutecio, escandio e itrio.

¿Dónde se pueden encontrar minerales de tierras raras? Puede encontrar minerales de tierras raras en China, Vietnam y Brasil, etc.

En las reservas mundiales de recursos minerales de tierras raras, China ocupa el primer lugar, Vietnam el segundo y Brasil el tercero. Australia, Rusia, Estados Unidos y Canadá también son ricos en recursos de tierras raras. En los últimos años, India, Sudáfrica, Malasia, Indonesia y otros países también han descubierto grandes depósitos de tierras raras.

A continuación, explicaremos detalladamente las propiedades y usos de los 17 elementos de tierras raras.

1. Lantano (La)

El lantano es un metal blanco plateado suave y maleable y uno de los elementos de tierras raras más activos. Los científicos también lo llaman "súper calcio" debido a su uso en películas de conversión de luz. Se encuentra en minerales de tierras raras.

Propiedades físicas del lantano.

¿Para qué se utiliza el lantano?

El lantano metálico puede producir baterías de hidruro metálico de níquel y fabricar vidrio óptico especial. También se utiliza en diversos materiales de aleaciones, como materiales piezoeléctricos, materiales piroeléctricos, materiales de magnetorresistencia, materiales luminiscentes y materiales láser.

2. Cerio (Ce)

El cerio es un metal activo de color gris plateado y su polvo se oxida fácilmente en el aire y es soluble en ácido. El cerio se considera el elemento más reactivo de todos los metales de tierras raras excepto el europio.

Propiedades físicas del cerio

¿Para qué se utiliza el cerio?

Como aditivo para vidrio, el cerio puede absorber los rayos ultravioleta y los rayos infrarrojos, ampliamente utilizados en vidrios para automóviles. La aplicación de cerio en catalizadores de escape de automóviles puede reducir eficazmente las emisiones de gases de escape de los automóviles. El sulfuro de cerio puede colorear plásticos y también se utiliza en industrias como la de recubrimientos, tintas y papel.

3. Praseodimio (Pr)

El praseodimio es un metal de color amarillo pálido con una textura suave y ductilidad. El praseodimio y el neodimio son dos elementos descubiertos al mismo tiempo. El praseodimio forma fácilmente una capa de óxido verde y quebradizo en el aire.

Propiedades físicas del praseodimio

¿Para qué se utiliza el praseodimio?

El praseodimio es una gran cantidad de metales de tierras raras que se utilizan en vidrio, cerámica y materiales magnéticos. Produce tintes de color amarillo anaranjado para cerámica. Las combinaciones con neodimio y praseodimio hacen que los imanes de alta potencia sean conocidos por su resistencia y durabilidad.

4. Neodimio (Nd)

El neodimio es un metal blando de color blanco plateado que se encuentra principalmente en la monacita. Se oscurece rápidamente en el aire y forma óxidos. El neodimio está asociado con el praseodimio, ambos lantánidos con propiedades muy similares.

Propiedades físicas del neodimio.

¿Para qué se utiliza el neodimio?

El mayor uso del neodimio es el material magnético permanente Nd-Fe-B, que es el imán permanente más fuerte conocido. Es conocido como el "Rey de los imanes permanentes" contemporáneo y se usa ampliamente en la electrónica, maquinaria, aeroespacial y otras industrias debido a su excelente rendimiento. El neodimio también se utiliza para colorear vidrio, rubíes artificiales y materiales cerámicos.

5. Prometeo (Pm)

El prometio es el único elemento radiactivo natural de tierras raras, conocido como la "perla nocturna artificial". En la oscuridad, el prometio brilla de color azul pálido o verde debido a su alta radiactividad.

Propiedades físicas del prometio.

¿Para qué se utiliza el prometio?

Como fuente de calor, el prometio proporciona energía auxiliar para la detección del vacío y los satélites artificiales. El prometio también se utiliza ampliamente en la fabricación de acero, el plástico y la industria del papel.

6. Samario (Sm)

El samario es un metal plateado de dureza media y dureza y densidad similar al zinc metálico . El samario representa el 2,8% de varios minerales, incluidos la diatomita, el niobato de itrio, la monacita y la bastnasita.

Propiedades físicas del samario

¿Para qué se utiliza el samario?

El samario es la materia prima para fabricar imanes permanentes de samario-cobalto. Los imanes de samario y cobalto son los primeros imanes de tierras raras que se utilizan en la industria. El samario se utiliza en la fabricación de materiales láser y equipos de infrarrojos. También tiene usos importantes en la industria de la energía atómica.

7. Europio (UE)

El europio es el elemento metálico menos denso, más blando y más volátil entre los elementos de tierras raras. El europio, que se encuentra principalmente en la monacita y la bastnasita, es el elemento de tierras raras más raro.

Propiedades físicas del europio

¿Para qué se utiliza el europio?

Como fuente de luz, el europio se utilizó para producir luz visible en bombillas fluorescentes, lo que ayudó a popularizar los primeros televisores en color. En los últimos años, el óxido de europio se ha utilizado en fósforos estimulados en nuevos sistemas médicos de rayos X, en la fabricación de lentes de colores y filtros ópticos.

8. Gadolinio (Gd)

El gadolinio, un metal de color blanco plateado, se considera el elemento de tierras raras más especial. El gadolinio es magnético a temperatura ambiente, relativamente estable en aire seco y se empaña en aire húmedo.

Propiedades físicas del gadolinio.

¿Para qué se utiliza el gadolinio?

El gadolinio es un elemento de tierras raras digno de mención en el cuidado de la salud, que se aplica al campo médico. Protege los reactores nucleares y la radiografía de neutrones. Mejora la resonancia magnética (MRI), lo que ayuda en el tratamiento de tumores y la detección del crecimiento del tumor. Además, el gadolinio frigorífico magnetizado puede acercarse al cero absoluto.

9. Terbio (Tb)

El terbio es un metal de tierras raras de color gris plateado que es tóxico. Es maleable y lo suficientemente suave como para cortarlo con un cuchillo. El terbio se corroe fácilmente con el aire a alta temperatura y se corroe muy lentamente a temperatura ambiente.

Propiedades físicas del terbio.

¿Para qué se utiliza el terbio?

Las aplicaciones de Terbium implican principalmente proyectos de vanguardia con uso intensivo de tecnología. Por ejemplo, el terbio se puede utilizar en activadores, materiales de almacenamiento magnetoópticos, vidrio magnetoóptico, etc. En los últimos años, se han producido en masa materiales magnetoópticos hechos de terbio. Se utilizan como componentes de almacenamiento de computadora y la capacidad de almacenamiento aumenta de 10 a 15 veces.

10. Disprosio (Dy)

El disprosio es un metal blando, plateado y de naturaleza vivaz. El disprosio tiene una de las fuerzas magnéticas más altas. Reacciona rápidamente con el agua y es soluble en ácidos.

Propiedades físicas del disprosio.

¿Para qué se utiliza el disprosio?

El disprosio juega un papel importante en muchos campos de alta tecnología. El disprosio se utiliza como aditivo de los imanes permanentes de tierras raras para aumentar su eficiencia a temperaturas más altas. El disprosio se puede utilizar para preparar lámparas de disprosio, que tienen las ventajas de un alto brillo, buen color y tamaño pequeño. Se han utilizado como fuentes de iluminación para películas e imprentas.

11. Holmio (Ho)

El holmio es similar al disprosio en que es blando y maleable. El holmio es estable en aire seco y se oxida rápidamente a altas temperaturas. El óxido de holmio es la sustancia más paramagnética conocida.

Propiedades físicas del holmio.

¿Para qué se utiliza el holmio?

Las aleaciones de holmio crean concentradores de flujo que producen los campos magnéticos más fuertes. El holmio se puede utilizar como aditivo para lámparas de halogenuros metálicos, hierro de itrio y granate de itrio y aluminio. También se utiliza ampliamente en la producción de dispositivos de comunicación óptica.

12. Erbio (Er)

El erbio es un metal de color gris plateado y tiene excelentes propiedades ópticas. Es un importante elemento de tierras raras en la región nuclear. El erbio es fuertemente ferromagnético cerca del cero absoluto y es un superconductor.

Propiedades físicas del erbio.

¿Para qué se utiliza el erbio?

El óxido de erbio (Er₂O₃) es de color rojo rosado y se utiliza para hacer esmalte de cerámica. El erbio se utiliza en el ejército para telémetros láser y también se puede utilizar como activador de ciertos materiales fluorescentes. Además, el erbio se puede utilizar para decolorar y colorear cristales y lentes para gafas.

13. Tulio (Tm)

El tulio es el segundo metal más raro de la serie de los lantánidos, después del prometio. El tulio tiene un brillo gris plateado brillante y es relativamente estable en el aire. El óxido de tulio es un cristal de color verde claro.

Propiedades físicas del tulio

¿Para qué se utiliza el tulio?

El tulio se utiliza en el diagnóstico clínico y el tratamiento de tumores debido a su alta afinidad por los tejidos tumorales. El tulio se utiliza como aditivo en nuevas fuentes de luz (lámparas de halogenuros metálicos) y también como fuente de luz para máquinas médicas de rayos X portátiles.

14. Iterbio (Yb)

El iterbio es un metal blando de color blanco plateado, brillante y que se oxida fácilmente. El óxido es blanco. El iterbio se encuentra principalmente en xenotima y euxenita.

Propiedades físicas del iterbio.

¿Para qué se utiliza el iterbio?

Debido a sus excelentes propiedades espectrales, el iterbio se utiliza como material láser de alta calidad. Se puede utilizar para fabricar láseres de fibra y vidrio. El iterbio también se utiliza en materiales de revestimiento de protección, materiales para sensores de presión, materiales magnetoestrictivos y materiales aditivos de aleaciones de alta tecnología.

15. Lutecio (Lu)

Como último de los lantánidos, el lutecio es el metal más duro y denso entre las tierras raras. El lutecio es relativamente estable en el aire. El óxido de lutecio es un cristal incoloro.

Propiedades físicas del lutecio

¿Para qué se utiliza el lutecio?

El lutecio se puede utilizar en la tecnología de baterías energéticas. Los nucleidos de lutecio estables se pueden utilizar como catalizadores para el craqueo, alquilación, hidrogenación y polimerización del petróleo. Además, el lutecio tiene varios usos interesantes. Por ejemplo, los isótopos de lutecio pueden ayudar a revelar la edad de objetos antiguos.

16. Escandio (Sc)

El escandio, un metal de color blanco plateado, es uno de los dos elementos de tierras raras no lantánidos. El escandio se encuentra principalmente en una piedra de escandio-itrio muy rara, que se oxida rápidamente en el aire y pierde su brillo.

Propiedades físicas del escandio.

¿Para qué se utiliza el escandio?

En la industria electrónica, el escandio se utiliza a menudo en una variedad de dispositivos semiconductores. En la industria metalúrgica, el escandio se utiliza para fabricar aleaciones para mejorar su resistencia, dureza y resistencia al calor. En la industria del vidrio se puede fabricar vidrio especial que contiene escandio. En la industria de fuentes de luz eléctrica, las lámparas de escandio y sodio tienen las ventajas de una alta eficiencia y un color de luz positivo.

17. Itrio (Y)

El itrio, un metal gris oscuro, es otro elemento de tierras raras no lantánido. En la corteza terrestre, el itrio y el cerio son los dos elementos de tierras raras más abundantes y también fueron los primeros elementos de tierras raras descubiertos.

Propiedades físicas del itrio

¿Para qué se utiliza el itrio?

El itrio tiene muchos usos en la industria. Como aditivo para el acero y las aleaciones no ferrosas, las aleaciones de FeCr suelen contener entre un 0,5% y un 4% de itrio, lo que puede mejorar la resistencia a la oxidación y la ductilidad del acero inoxidable. Para desarrollar componentes de motores se pueden utilizar materiales cerámicos de nitruro de silicio que contienen un 6% de itrio y un 2% de aluminio.

Referencias

1. Datos sobre los elementos de tierras raras
2. Elementos de tierras raras y sus usos
3. Elementos de tierras raras: ¿en qué parte del mundo se encuentran?

Autor: Jordan Jordan es el escritor del blog con un amplio conocimiento de esta industria. Lo más importante es que espera poder ayudarle sinceramente en sus proyectos.