modelli atomici alla tavola periodica 6. Famiglie chimiche e proprietà 6Dai Capitolo Approfondimento Le terre rare L’organismo internazionale che ha il compito di stabilire le norme relative alla chimica è stato fondato nel 1930 a Liegi in Belgio. Nel 1947 ha assunto il nome attuale, IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry). La IUPAC ha deciso che con il termine terre rare (in inglese Rare Earth Elements - REE) si indica il gruppo di 17 elementi costituiti da scandio, ittrio, lantanio e da tutti gli elementi che costituiscono la famiglia dei lantanidi. 1 idrogeno H He litio 3 4 Li berillio B sodio Na potassio calcio Ca rubidio Rb cesio 55 Cs francio 87 Fr Sc stronzio 38 Sr ittrio bario Ba radio 88 Ra Ti V La attinio 89 Ac niobio Nb Zr afnio 72 tantalio 73 Hf rutherfordio 104 105 Rf Ta molibdeno 42 Mo tungsteno 74 Db cerio 58 Ce torio Th Tc renio 107 Sg praseodimio 59 Pr protoattinio Pa osmio 76 neodimio Nd uranio hassio darmstadtio 110 Hs Mt promezio Pm nettunio U Np samario 62 Sm plutonio 94 Pu Ds 61 93 meitnerio 109 europio 63 Eu roentgenio Cn Rg gadolinio 64 Am Cm Tl ununtrio Uut Fl disprosio 66 berkelio Bk californio 98 Cf Dal punto di vista chimico gli elementi classificati come terre rare sono tutti metalli e per le loro particolari caratteristiche vengono anche denominati «i metalli della tecnologia» in quanto hanno avuto un ruolo centrale nella rivoluzione tecnologica degli ultimi 20 anni. Infatti essi trovano crescente applicazione in numerosi settori: troviamo questi elementi nei televisori, nei chip e nell’hard-disk del computer, nei touchscreen, nei circuiti elettronici, nei magneti permanenti dei computer e delle turbine eoliche, nei pannelli fotovoltaici di ultima generazione, nelle lampade a basso consumo, nelle batterie delle automobili, nei catalizzatori di combustione, nei coloranti per vetri e prodotti ceramici, nei componenti per laser, eccetera (figura ▶1). Bagatti, Corradi, Desco, Ropa, Immagini della chimica – ed. arancione © Zanichelli Editore SpA, 2014 flerovio antimonio 51 tellurio Te bismuto polonio 84 Po ununpentio livermorio olmio 67 Ho einstenio 99 Es erbio 68 Er Fm tulio 69 I Xe astato 85 radon 86 Rn ununseptio 117 itterbio 70 Yb mendelevio 101 Md xeno 54 ununoctio 118 fermio iodio 53 Uuo Uus 100 Tm Kr 116 cripton 36 At 115 bromo 35 83 52 argo Br Uup Lv selenio 34 18 Ar Se Cl 114 arsenico 33 Bi 113 Pb S piombo 82 97 tallio Sb Dy curio terbio 65 96 Sn Tb americio copernicio 112 stagno 81 P 50 cloro 17 95 Gd mercurio 111 indio 49 16 As 80 germanio 32 zolfo neon 10 Ne 15 Ge Hg Ga In Au cadmio 48 oro 79 gallio 31 fosforo fluoro 9 F Cd Pt 108 92 60 Ir argento 47 platino 78 Bh iridio 77 Ag palladio 46 zinco 30 Zn Pd Os 91 Rh rodio 45 rame 29 Cu bohrio 106 rutenio 44 nichel 28 Ni 75 cobalto 27 Co seaborgio Fe Ru ferro 26 Re dubnio tecnezio 43 90 W Mn 41 manganese 25 Cr zirconio Y lantanio cromo 24 40 57 vanadio 23 39 56 titanio 22 scandio 21 silicio 14 O Si K 37 Al Mg 20 19 13 ossigeno 8 alluminio magnesio azoto 7 N 12 carbonio 6 C 11 boro 5 Be elio 2 Lu nobelio 102 No lutezio 71 laurenzio 103 Lr ◀ Figura 1 Grazie alle proprietà magnetiche, questi metalli sono utilizzati nelle calamite permanenti come quelle di tipo NeodimioFerro-Boro, le più potenti oggi conosciute, che trovano applicazione nei motori delle auto elettriche e nei generatori associati a pale eoliche di elevata potenza. 1 Capitolo Approfondimento modelli atomici alla tavola periodica 6. Famiglie chimiche e proprietà 6Dai Questi elementi sono stati scoperti in epoca relativamente recente: il primo, il terbio, nel 1782 in Svezia, gli altri sono stati isolati nel corso del 1800 e primissimi anni del 1900, ad esclusione del promezio che è stato ottenuto artificialmente nel 1945. Essendo i loro ossidi inseriti in altri minerali in piccole percentuali (da qui il termine «terra rara») è stato difficile individuarli (la radice etimologica, lanthanein, significa «star nascosto»). Nonostante il nome, le terre rare non sono così introvabili. Con l’eccezione del promezio, elemento radioattivo artificiale, questi elementi si trovano in concentrazioni relativamente elevate nella crosta terrestre; per esempio, lantanio, cerio, neodimio e ittrio sono più abbondanti di piombo o argento e perfino i due meno abbondanti, tulio e lutezio, sono circa 200 volte più comuni dell’oro. La loro rarità discende dal fatto che, pur presenti in diversi tipi di minerali, sono sparsi nel mondo. Una manciata di terriccio raccolta nel cortile di casa probabilmente ne contiene un po’, magari poche parti per milione. Sono invece rari i giacimenti abbastanza grandi e concentrati tali da rendere conveniente l’attività estrattiva. La loro estrazione è in genere complicata e costosa e inoltre in questi processi si utilizzano sostanze particolarmente dannose per l’ambiente e si producono rifiuti altamente tossici. L’utilizzo di questi metalli aumenta in continuazione. Per non dipendere da un unico produttore (attualmente il 90-95% dei minerali che contengono le terre rare viene estratto in Cina, principalmente nell’area di Baotou e di Xiangu) si stanno ricercando depositi di terre rare in altre parti del mondo ma soprattutto è indispensabile recuperare questi metalli contenuti negli apparecchi tecnologici dismessi. Bagatti, Corradi, Desco, Ropa, Immagini della chimica – ed. arancione © Zanichelli Editore SpA, 2014 2