Probablemente has escuchado en las noticias el término tierras raras como parte de las disputas comerciales entre China y Estados Unidos, o por la cesión de derechos que este país hizo firmar a Ucrania como condición para seguirlos apoyando militarmente.
Estas sustancias son consideradas estratégicas por las potencias económicas mundiales y son responsables, en buena medida, del desarrollo tecnológico actual de la humanidad.
Literalmente, si has tenido un celular o un billete en la mano, has estado en contacto con ellas.
¿Qué son las tierras raras?
Las tierras raras, también llamadas minerales o metales de tierras raras, se refieren a 17 elementos de la tabla periódica (los bloques de construcción más pequeños de la naturaleza) específicos, 15 de ellos pertenecientes a una familia, compartiendo características químicas y físicas muy similares, conocida como la familia de los lantánidos, con nombres tales como terbio, iterbio o samario; más dos primos (escandio e itrio) que comparten sus características químicas solamente, pero que siempre están juntos.
Todos estos elementos comparten propiedades magnéticas, electrónicas y químicas muy parecidas. Si fueran una familia humana, diríamos que 15 de estos elementos son hermanos, unos más altos o más grandes, pero todos con los mismos ojos, color de piel y cabello (propiedades físicas).
Siguiendo con la analogía, sus propiedades químicas serían su personalidad, compartiendo dos características: ser muy sociables y siempre aparecer en familia.
En la tabla periódica, estos 'hermanos' habitan en lo que se conoce como el bloque 4f, la primera fila del rectángulo de elementos que aparece flotando debajo de la parte principal de la misma, y que son más conocidos por sus vecinos de la segunda fila (5f o actínidos), que incluye al uranio y plutonio, con la capacidad de hacer 'boom', los cuales no se parecen en casi nada a las tierras raras.
Los dos primos, aunque físicamente no se parecen a los demás, tienen el mismo aprecio por la familia y les gusta la fiesta igual.
A diferencia de lo que uno pudiera pensar, el término tierras raras no se refiere a que sean elementos escasos o difíciles de encontrar en la naturaleza.
De hecho, son bastante comunes. Por ejemplo, el cerio, correspondiente a este grupo, es el elemento número 25 más abundante en la corteza terrestre, ¡más abundante que el cobre!, mientras que los demás miembros (excepto el prometio, el cual es inestable y no existe en la naturaleza) son más comunes que el oro y el platino.
¿Por qué se llaman tierras raras?
Aunque originalmente el nombre se refiere a dos cosas: tierras, porque el término indicaba que el mineral se disolvía en ácido, y raras, porque nunca habían sido vistas antes.
En la actualidad, la rareza de estos metales se entiende como las características químicas y físicas que los hacen únicos y, al mismo tiempo, muy difíciles de obtener de forma pura.
A diferencia de los demás metales, los cuales se obtienen de vetas con gran concentración del metal, las tierras raras están muy distribuidas en la naturaleza.
Debido a su 'carácter social', en general se encuentran mezcladas con otros metales en cantidades muy pequeñas y, además, al ser familia unida, es casi imposible encontrarlos sin varios 'hermanos' juntos, lo cual hace que extraerlos y purificarlos sea un proceso difícil y caro.
Debido a la dificultad de obtenerlos puros, China tiene el control mundial de estos elementos.
Aunque sus reservas representan el 35 porciento de la producción mundial, el gigante asiático es responsable del procesamiento de entre el 85 porciento y el 95 porciento de la demanda mundial.
En el 2010 hubo una disputa económica entre China y Japón que hizo que nuevas fuentes de estos metales fueran exploradas por otros países. En respuesta, China bajó los precios de las tierras raras, llevando a las nuevas empresas a la bancarrota.
El esfuerzo de obtenerlos, sin embargo, se ve recompensado por la enorme utilidad que estos metales tienen en nuestras vidas.
Presentes en tu día a día sin que lo notes
Por ejemplo, el desarrollo de la televisión a color en los años 50 del siglo pasado no hubiera sido posible sin ellos, ya que el recientemente descubierto metal europio se utilizó para generar el color rojo de la pantalla.
En los lentes para soldar, pequeñas cantidades de praseodimio o neodimio (dos de los miembros de la familia) eliminan el brillo de la flama, protegiendo así los ojos del soldador.
Uno de los aspectos más útiles de estos elementos son sus propiedades magnéticas.
Los imanes hechos de neodimio son los imanes permanentes más poderosos, lo que ha permitido encoger el tamaño de aparatos como bocinas y micrófonos, sin perder la fidelidad en el sonido. Estos imanes también han encontrado aplicación en computadoras y vehículos eléctricos.
Las propiedades electrónicas de las tierras raras han permitido la producción de pantallas LED, donde estos elementos son utilizados para generar colores vívidos, ajustar la luz, miniaturizar y mejorar la eficiencia energética.
Mientras que en billetes como el euro se utilizan trazas de estos metales para evitar la falsificación, ya que al ser irradiados con luz ultravioleta brillan (fenómeno denominado fluorescencia).
Así pues, si tienes un teléfono en tu mano, las tierras raras están presentes: lantano en el diminuto lente de la cámara para disminuir la distorsión de las imágenes, neodimio en las bocinas y el micrófono, mientras que itrio y erbio generan los colores brillantes de la pantalla, manteniendo la eficiencia energética.
Por su parte, los coches híbridos como el 'Prius' utilizan lantano y neodimio en sus baterías.
Estos ejemplos, y muchos más, hacen a las tierras raras indispensables en nuestras vidas, permitiendo el desarrollo de tecnologías en áreas como la transición de fuentes fósiles a energías renovables, en medicina, en la industria aeroespacial y en robótica.
Autor: Doctor Sergio S. Rozenel Domenella, Facultad de Química, UNAM.
Editores científicos: Doctor Iván D. Rojas-Montoya y Doctora Sandra M. Rojas-Montoya
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