Dalla nomenclatura antica alle sfide tecnologiche contemporanee. Storia, proprietà e applicazioni di 17 elementi strategici che muovono l’innovazione globale.
Secondo la definizione della IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry), le terre rare sono un gruppo di 17 elementi chimici della tavola periodica di Mendeleev, costituiti da scandio (numero atomico Z=21) ittrio (Z=39), lantanio (Z=57) e i cosiddetti lantanidi (Z= 58 = 71).
Il termine terre rare deriva dai minerali dai quali vennero isolati per la prima volta, che erano ossidi non comuni trovati nella gadolinite estratta da una miniera nel villaggio di Ytterby, in Svezia. In realtà, con l’eccezione del promezio (Z=61) che è molto instabile, gli elementi delle terre rare si trovano in concentrazioni relativamente elevate nella crosta terrestre.
Etimologia e nomenclatura
Lo scandio Sc (Z=21) deriva il suo nome dal latino Scandia (Scandinavia), dove fu trovato da Nilson nel 1879. È un metallo trivalente.
L’ittrio Y (Z=39) deriva il suo nome dal villaggio di Ytterby, in Svezia ed è anch’esso un metallo trivalente. Esistono poi 15 elementi delle terre rare le cui proprietà corrispondono collettivamente a quelle previste per il “lantanio” e per questo chiamati lantanidi. Occupano i numeri atomici da 57 a 71, e sono stati tutti incontrati in natura meno quello di Z=61.
Ed ecco ora una descrizione sommaria dei singoli elementi lantanidi:
- Lantanio La Z=57. – Isolato da Mosander nel 1839, deve il nome al greco lanthánōn, sconosciuto o segreto, di aspetto simile al ferro.
- Cerio Ce Z=58. – Isolato nel 1803 da Berzelius e da Klaproth indipendentemente, deve il nome all’asteroide Ceres poco prima scoperto. Il metallo esiste in almeno tre stati allotropici ed è la terra rara più abbondante.
- Praseodimio Pr Z=59. – Isolato nel 1885, deve il nome al greco prásinos (verde) e dídymos (gemello)
- Neodimio Nd Z=60. – Isolato assieme al precedente, deve il nome al greco néos (nuovo) e dídymos (gemello)
- Promezio Pm Z=61. – Non riscontrato in natura, deriva il nome dal Titano Prometeo, che portò il fuoco agli uomini.
- Samario Sm Z=62. – Scoperto nel 1879 da Lecoq de Boisbaudran nel minerale samarskite, così è chiamato in onore di un ingegnere minerario russo.
- Europio Eu Z=63. – Identificato nel 1889 da Sir W. Crookes e isolato nel 1896 da Demarçay, malgrado sia il più raro è oggi dei meglio conosciuti: presenta, ancor più del precedente, una notevole stabilità nella valenza 2. Deriva il nome da Europa.
- Gadolinio Gd Z=64. – Fu ottenuto impuro da Marignac nel 1880 e deve il nome al chimico finlandese Johan Gadolin. I suoi sali furono usati da Giaque per realizzare temperature di poche frazioni di grado sopra lo zero assoluto col metodo della smagnetizzazione adiabatica. A basse temperature l’elemento è ferromagnetico come il ferro.
- Terbio Tb Z=65. – Isolato da Mosander nel 1843, deriva il nome dal villaggio di Ytterby
- Disprosio Dy Z=66. – Deriva il suo nome dal greco dýsprosodos (difficile da raggiungere). Pare che il metallo sia ferromagnetico a bassissime temperature. Fu scoperto da Lecoq de Boisbaudran nel 1886.
- Olmio Ho Z=67. – È stato isolato nel 1878 contemporaneamente da Soret in Svizzera e Cleve in Svezia. Deriva il nome da quello latino di Stoccolma: Holmia.
- Erbio Er Z=68. – Come l’itterbio e l’ittrio da Ytterby, città della Svezia. Fu scoperto da Mosander nel 1843.
- Tulio Tm Z=69. – Isolato da Cleve nel 1879, deriva il nome da Thule (ultima Thule) dei romani che indicava la regione artica inabitabile.
- Itterbio Yb Z=70. – Scoperto nel 1878 da Marignac.
- Lutezio Lu Z=71. – Dal nome latino di Parigi, Lutetia. Fu scoperto da Urbain nel 1907.
Applicazioni tecnologiche
Le terre rare sono utilizzate in molti apparecchi tecnologici:
- superconduttori;
- magneti;
- alliganti in numerose leghe metalliche;
- catalizzatori;
- componenti di veicoli ibridi;
- applicazioni di optoelettronica (ad esempio laser Nd YAG);
- fibre ottiche (erbio);
- risonatori a microonde (sfere di YIG, ovvero Yttrium iron gamet);
- gli ossidi delle terre rare sono mescolati al tungsteno per migliorare le sue proprietà alle alte temperature per saldature, rimpiazzando il torio che può risultare pericoloso da lavorare.
Distribuzione mondiale
Dal punto di vista della distribuzione mondiale, fino al 1948 la maggior parte delle terre rare del mondo provenivano dai depositi di sabbia indiani o brasiliani. Durante gli anni cinquanta il Sudafrica divenne la principale fonte di terre rare. Furono scoperti anche notevoli giacimenti a Mountain Pass, in California (Stati Uniti), che tra il 1965 e il 1985 circa furono i giacimenti più produttivi del mondo. Dopo il 1985 circa si impose sempre maggiormente la Cina, che produce oggi oltre il 95% della fornitura mondiale di terre rare. Nel 2024 è stato scoperto in Norvegia il più grande giacimento di terre rare del continente europeo.
BIBLIOGRAFIA
G. BRUNI, Chimica generale e inorganica. Tamburini, Milano, 1960
J.B. MARION, La fisica e l’universo fisico. Zanichelli, Bologna, 1975
E. PERSICO, Gli atomi e la loro energia. Zanichelli, Bologna, 1961
COMMENTS