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¿Qué son los metales de tierras raras? Características y tipos de metales

Publicado el 1 mayo, 2023

Metales de tierras raras

La tabla periódica moderna incluye 92 elementos que se encuentran en la corteza terrestre y los océanos. Los elementos son sustancias naturales que son constituyentes primarios de la materia. No se pueden descomponer en sustancias más simples. Cada elemento tiene un número único de protones, indicado por su número atómico. Los elementos se clasifican en metales, no metales o metaloides.

Los metales de tierras raras, también conocidos como elementos de tierras raras (REE), son un grupo de 17 elementos en la tabla periódica. Incluyen lantánidos y actínidos. Los metales de tierras raras están organizados en la tabla periódica por número atómico. Sus números atómicos son 21, 39 y 57-71.

Aunque se dice que son “raros”, muchos de los metales de tierras raras en realidad se encuentran comúnmente en la corteza terrestre. Se consideran raros debido al hecho de que generalmente se encuentran en pequeñas concentraciones, lo que dificulta su extracción del mineral. Los metales de tierras raras se pueden alear o combinar con otros metales y se pueden usar en productos de consumo de alta tecnología, como teléfonos, discos duros, vehículos eléctricos, monitores y televisores.

Los elementos de tierras raras están resaltados en amarillo. Sus números atómicos son 21, 39 y 57 a 71.

Un diagrama de la tabla periódica de elementos.

Propiedades de los metales de tierras raras

Los metales de tierras raras son increíblemente importantes en las industrias electrónica, de energía limpia, aeroespacial, automotriz y de defensa. Tienen muchas propiedades únicas. Los metales de tierras raras también tienen muchas propiedades similares, como la solubilidad, lo que los hace difíciles de distinguir. Las propiedades generales de los metales de tierras raras se enumeran a continuación.

  • Típicamente suave y maleable.
  • Dúctil
  • Metales plateados, blancos plateados o grises
  • Alto brillo
  • Fluorescente
  • Magnético
  • Se deslustra cuando se expone al aire
  • Alta conductividad eléctrica
  • Altamente reactivo, especialmente a altas temperaturas.

Tipos de metales de tierras raras

Hay 17 metales de tierras raras. Sus símbolos químicos, números atómicos y masas atómicas se enumeran a continuación de mayor a menor abundancia.

Elemento Número atómico Masa atomica
1. Cerio (CE) 58 140.116 uds.
2. Neodimio (Nd) 60 144.242 uds.
3. Lantano (La) 57 138.905 uds.
4. Itrio (Y) 39 88.906 uds.
5. Escandio (Sc) 21 44.956 uds.
6. Praseodimio (Pr) 59 140.908 uds.
7. Samario (Sm) 62 105.360€
8. Gadolinio (Di-s) 64 157.250 uds.
9. Disprosio (Dy) 66 162.500u
10. Erbio (Er) 68 167.259 uds.
11. Iterbio (Yb) 70 173.040 uds.
12. Europio (Eu) 63 151.964 uds.
13. Holmio (Ho) 67 164.930 uds.
14. Terbio (Tb) sesenta y cinco 158.925€
15. Lutecio (Lu) 71 174.967 uds.
16. Tulio (Tm) 69 168.934 uds.
17. Prometio (Pm) 61 145.000€

Cerio

El metal de tierras raras más común es el cerio, un metal gris. Lleva el nombre del asteroide Ceres, llamado así por el dios griego de la agricultura. El cerio se empaña fácilmente, reacciona con el agua y se quema al calentarse. Por estas razones, no se usa comúnmente. Los usos del cerio incluyen:

  • Televisores de pantalla plana, bombillas de bajo consumo y focos
  • Aleación Mischmetal: crea chispas cuando se golpea, se usa como pedernal para encendedores de cigarrillos
  • Óxido de cerio (III): se utiliza en convertidores catalíticos y en las paredes de los hornos autolimpiantes.
  • Sulfuro de cerio: pigmento rojo
Cerio oxidado en el aire

Una fotografía de una roca de cerio en un frasco contra un fondo blanco.

Neodimio

El neodimio es el segundo metal de tierras raras más común. Su nombre deriva de las palabras griegas “neos” (nuevo) y “didymos” (gemelo). El neodimio es muy similar al praseodimio y se coloca junto a él en la tabla periódica. El neodimio es un metal de color blanco plateado. Se empaña fácilmente cuando se expone al aire. Los usos del neodimio incluyen:

  • Imanes: el neodimio en aleación con hierro y boro forma un imán muy fuerte que se utiliza en teléfonos móviles, altavoces, instrumentos musicales electrónicos, limpiaparabrisas y turbinas eólicas.
  • Vidrio de didimio: el neodimio es un componente del vidrio de didimio, el vidrio que se usa para soldar anteojos y camas de bronceado.
  • Láseres: se utilizan en punteros láser y láseres utilizados en cosméticos, cirugías oculares y tratamientos contra el cáncer de piel.

Itrio

El itrio es el cuarto metal de tierras raras más común. Lleva el nombre del lugar donde se descubrió por primera vez, Ytterby, Suecia. El itrio es un metal plateado. Es suave y dúctil. El metal es estable en el aire pero se oxida rápidamente a altas temperaturas. Los usos del itrio incluyen:

  • Aditivo en aleaciones: fortalece las aleaciones de aluminio y magnesio
  • Granate de itrio y aluminio (YAG): se utiliza en láseres para corte de metales y luces LED blancas
  • Óxido de itrio: se usa para fabricar lentes de cámara resistentes al calor y a los golpes, también se usa para fabricar superconductores
  • Itrio-90: un isótopo de itrio radiactivo que se puede usar para tratar cánceres como el cáncer de hígado

Aplicaciones de los metales de tierras raras

Los metales de tierras raras se encuentran en todo el mundo. China es el principal productor mundial, lo que significa que extraen anualmente los metales de tierras raras de la corteza terrestre. China representa aproximadamente el 60% de la producción mundial anual. Los cinco principales productores de metales de tierras raras incluyen:

1. China

2. Estados Unidos

3. Birmania

4. Australia

5. Madagascar

Los metales de tierras raras son muy valiosos. No solo son difíciles y costosos de extraer de la corteza terrestre, sino que también se utilizan en la fabricación de productos de consumo de alta tecnología. Las aplicaciones generales de los metales de tierras raras incluyen:

1. Imanes (29,4%)

2. Catalizadores (20,2%)

3. Pulido (13,6%)

4. Metalurgia (8,6%)

5. Baterías (7,8%)

6. Vidrio (7,8%)

7. Cerámica (2,7%)

8. Fósforos (0,6%)

9. Pigmentos (0,4%)

Resumen de la lección

Los metales de tierras raras, también conocidos como elementos de tierras raras (REE), son un grupo de elementos en la tabla periódica. Incluyen lantánidos y actínidos. Los 17 metales de tierras raras son cerio, neodimio, lantano, itrio, escandio, praseodimio, samario, gadolinio, disposio, erbio, iterbio, europio, holmio, terbio, lutecio, tulio y prometio. Estos elementos suelen ser metales plateados blandos con características similares. Los metales de tierras raras son maleables, dúctiles, fluorescentes, conductores y magnéticos. Se deslustran fácilmente en el aire y son reactivos a altas temperaturas.

Los metales de tierras raras son valiosos. Se utilizan más comúnmente para fabricar bienes de consumo de alta tecnología, como teléfonos, discos duros, vehículos eléctricos, monitores y televisores. También se utilizan para fabricar imanes, catalizadores, pulimentos, metalurgia, baterías, vidrio, cerámica, fósforos y pigmentos.

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