A União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC – sigla em inglês) define terras raras como um grupo de 17 elementos químicos, incluindo escândio (Sc), ítrio (Y) e 15 elementos lantanídeos (LaLu). Esta definição é crucial para identificar e classificar os elementos que compõem este grupo específico.
Os minerais terras raras ou simplesmente metais terras raras são, de acordo com a classificação da IUPAC, um grupo relativamente abundante de 17 elementos químicos, dos quais 15 pertencem à tabela periódica do grupo dos lantanídeos, cujos números atômicos variam entre 57 e 71, isto é do lantânio ao lutécio, aos quais se juntam o escândio (21) e o ítrio (39), que ocorrem nos mesmos minérios e apresentam propriedades físico-químicas semelhantes.
Suas principais fontes econômicas são os minerais monazita, bastnasita, xenotimo e loparita, bem como as argilas lateríticas que os absorvem. Os óxidos de terras raras refinados têm colorações geralmente marrons ou pretas, mas podem ser também mais claras.
Os elementos que constituem o grupo das terras raras foram inicialmente isolados sob a forma de óxidos, recebendo, assim, a designação de “terras”, à época denominação genérica dada aos óxidos da maioria dos elementos metálicos. Por apresentarem propriedades muito similares, serem apenas conhecidos em minerais oriundos da Escandinávia e por serem de difícil separação, foram considerados “raros”, daí
resultando a denominação “terras raras”, ainda hoje utilizada, apesar de alguns deles serem comparativamente abundantes na composição da crosta da Terra.
Com exceção do lantânio, que por ser instável é muito raro, a abundância crustal dos elementos incluídos no grupo das terras raras varia entre as 68 partes por milhão para o cério, o 25º elemento mais abundante dos 78 elementos mais comuns na crosta da Terra, e apenas 0,5 parte por milhão para o túlio e o lutécio, as terras raras menos abundantes. Ainda assim, o elemento mais raro da série, o túlio, é mais abundante que metais como a prata e o mercúrio. Portanto, os referidos elementos não são “terras” e não são “raros”.
Os terras raras foram identificados, pela primeira vez, em descrição do mineral negro gadolinita (outrora conhecido como ytterbite), efetivado pelo militar e mineralogista Carl Axel Arrhenius no ano de 1787, a partir de uma amostra recolhida em uma pedreira das proximidades da localidade de Ytterby, na Suécia.
Segundo o “United States Geological Survey” (USGS), a China é o maior produtor mundial de terras raras com 44 milhões de toneladas, seguida do Vietnã (22 milhões de t), Brasil (21 milhões de t), Rússia (12 milhões de t) e Índia (6,9 milhões de t). Focando as minas em produção, novamente a China joga anualmente no mercado 140 mil toneladas, Estados Unidos (38 mil t), Myamar (30 mil t), Austrália (17 mil t) e Madagascar (8 mil t). Estes são os principais produtores mundiais (figura 1).
As propriedades químicas e físicas das terras raras são utilizadas numa grande variedade de aplicações tecnológicas, que vão desde a constituição de catalisadores à produção de materiais luminescentes e de magnetos. Os metais de terras raras estão incorporados em aplicações como os supercondutores, magnetos miniaturizados, catalisadores utilizados em refinação de produtos diversos e componentes para carros híbridos. Íons de terras raras são utilizados como átomos ativos em materiais luminescentes usados em aplicações de opto-electrônica, com destaque para o laser Nd:YAG. Também são extensivamente utilizados como dopantes em tubos de raios catódicos para televisores e computadores.
A determinação da concentração relativa de terras raras é usada em geologia para determinar fonte dos magmas que constituem rochas ígneas e para datar alguns minerais, como as granadas, por abundâncias relativas do par neodímio/samário.
As terras raras também apresentam grande valor na aplicação em cenários dentro do campo de estudos das ciências biológicas, sendo que os complexos que mostram, em sua fórmula, íons provenientes de minerais terras raras, em decorrência de suas extraordinárias propriedades espectroscópicas e magnéticas, tendo em vista que sondas luminescentes são utilizadas em estudos de biomoléculas. Pois, dentro da área da imunologia, fazem parte de procedimentos de diagnósticos usados em investigações clínicas de enzimas, anticorpos, células e hormônios, além de contribuir medicinalmente em diagnósticos não invasivos de doenças, realizado por ressonância magnética nuclear.
Autor:
Geólogo Alberto Rogério Benedito da Silva
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