Las tierras raras que ni son tierras ni son raras

Esta entrada cumple el objetivo de complementar una charla de Naukas Bilbao 2016, de título Sandman, tócala otra vez. Se toca por encima el asunto de las tierras raras. Aquí se quiere compartir algunos documentos históricos sobre estos elementos. Lo primero que haremos será situar las tierras raras en la tabla periódica, pues es muy habitual confundirlas con las dos filas que se suelen mostrar separadas de la tabla. Las tierras raras las constituyen los lantánidos (números atómicos del 57 al 71) más el escandio (21) y el itrio (39).

Tierras raras: escandio (Sc),
Tierras raras: escandio (Sc), itrio (Y), lantano (La), cerio (Ce), praseodimio (Pr), neodimio (Nd), prometio (Pm), samario (Sm), europio (Eu), gadolinio (Gd), terbio (Tb), disprosio (Dy), holmio (Ho), erbio (Er), tulio (Tm), iterbio (Yb) y lutecio (Lu).

Las tierras raras comenzaron a descubrirse a partir de la iterbita, un mineral descubierto por el químico sueco Carl Axel Arrhenius (1757-1824). Le puso el nombre de ytterbite (1) en honor al pueblo donde se descubrió, en Ytterby, una pequeña localidad sueca cercana a Estocolmo. El mineralogista finlandés Johan Gadolin (1760-1852), que recibió la muestra del anterior, renombró el mineral como gadolinita, y así se conoce en la actualidad. Mediante cuidadosos experimentos consiguió determinar que el 38 % de la muestra se formaba por una tierra desconocida, pudo aislar entonces lo que hoy se conoce como óxido de itrio (III). El itrio (Y) fue el primer elemento descubierto del grupo de las tierras raras.

Comienzo del artículo de Gadolin con el primer elemento descubierto del grupo de las tierras raras. 1794.
Comienzo del artículo de Gadolin con el primer elemento descubierto del grupo de las tierras raras. 1794.

El siguiente elemento descubierto de la lista fue el cerio (Ce) en 1803, por los suecos Jöns Jakob Berzelius y Wilhelm Hisinger, aunque de forma simultánea por el alemán Martin Heinrich Klaproth. Pero el peso de Berzelius en la ciencia es grande, así que él mismo acuñó el nombre de cerio, en honor a la diosa Ceres, siguiendo el ejemplo del planeta descubierto dos años antes. En 1839 uno de los alumnos de Berzelius, Carl Gustaf Mosander, puso el nombre de lantano para un nuevo elemento que estaba oculto tras los minerales de cerio, de hecho lanthanein significa «oculto» en griego. El nombre de lantano aparecía por primera vez impreso en la publicación de una carta de Berzelius a Pelouze (2 y 3), tanto en «Comptes Rendus» como en «Philosophical Magazine». También Mosander descubrió el erbio y el terbio al tratar un mineral proveniente de Ytterby (de ahí los nombres). Sus resultados fueron publicados en «Philosophical Magazine en 1843». Además Mosander creía haber descubierto un elemento que se llamó dirimió (4), sin embargo se trata de una mezcla de neodimio, praseodimio y lantano (todos tierras raras).

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Primera aparición impresa del nombre del elemento lantano, término que significa oculto. 1839.
Artículo de Mosander con el hallazgo del erbio y el
Artículo de Mosander con el hallazgo del erbio y el terbio. 1843.
Tabla periódica de Medeleiev (Primera edición, 1869). El didimio llegó a tener símbolo químico, Di.
Tabla periódica de Medeleiev (Primera edición, 1869). El didimio llegó a tener símbolo químico, Di. Créditos: Wikimedia Commons.

Una tierra rara especialmente interesante es el lutecio, la última de la lista. En 1907 y de forma independiente tres científicos descubrieron una impureza en el óxido de iterbio (III): el químico francés Georges Urbain, el mineralogista austríaco Carl Auer von Welsbach y el químico norteamericano Charles James. Mientras que Urbain propuso los nombres de neoiterbio y lutecio, Welsbach eligió aldebaranio y casiopeo (por las estrellas). Finalmente, la «International Commission on Atomic Weights» tomó en consideración una de las propuestas de Urbain, por se el primero en publicar su descubrimiento (5 y 6), aunque por muy poco (7 y 8). Lutecio proviene de Lutetia, que fue el nombre de París en época romana. Supongo que «parisino» (parisinum) no sonaba bien. El lutecio se usa en la actualidad en los detectores de los aparatos PET.

Primera aparición del nombre de Lutecio para el elemento de número atómico 72.
Primera aparición del nombre de Lutecio para el elemento de número atómico 71. 1907.

Ni son tierras ni son raras

El título de este artículo parece una contradicción. Sin embargo, le dejo al lector que averigüe por qué las tierras raras ni son tierras ni son raras. Si se anima, puede explicarlo en los comentarios.

Documentos

(1) Gadolin, Johan (1794). «Undersökning af en svart tung Stenart ifrån Ytterby Stenbrott i Roslagen». Kongl. Vetenskaps Academiens Nya Handlingar. 15: 137–155.

(2) Berzelius (1839). «Nouveau métal». Comptes rendus. 8 : 356-357.

(3) Berzelius (1839) «Latanium — a new metal». Philosophical Magazine. 14 : 390-391.

(4) Mosander, C. G. (1843). «On the new metals, Lanthanium and Didymium, which are associated with Cerium; and on Erbium and Terbium, new metals associated with Yttria». Philosophical Magazine. 23 (152): 241–254.

(5) Urbain, G. (1907). «Un nouvel élément: le lutécium, résultant du dédoublement de l’ytterbium de Marginal». Comptes rendus. 145: 759–762.

(6) Urbain, G. (1909). «Lutetium und Neoytterbium oder Cassiopeium und Aldebaranium – Erwiderung auf den Artikel des Herrn Auer v. Weltbach». Monatshefte für Chemie. 31 (10): 1.

(7) James, C. (1907). «A new method for the separation of the yttrium earths». Journal of the American Chemical Society. 29: 495–499.

(8) Welsbach, Carl A. von (1908). «Die Zerlegung des Ytterbiums in seine Elemente». Monatshefte für Chemie. 29 (2): 181–225, 191.

12 Comentarios

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LucasLucas

En “El tío Tungsteno” de Oliver Sacks se trata muy bien el tema de manera lúdica y familiar.
Gran artículo. Felicitaciones.

EduEdu

No son tierras puesto que son metales y no son raras puesto que más a menos todos, por ejemplo, llevamos un poco de europio en el monedero.

Julián Álvarez-Santullano

¿-De dónde proceden éstos, y todos los Elementos de la tabla, si no existen ni indicios de que la nube primigenia solar, estuviese “contaminada” de los mismos, ni por explosiones anteriores de Novas o Supernovas, o cualquier otro orígen-?.-Solo podemos llegar a la conclusión de que proceden de la naciente futura Estrella.-Recuérdese, la Fase T-Tauri por la que pasan TODAS las Estrellas.-La potencia de emisión de la misma, borra todo vestigio de la nube protoestelar, enviando sus eyecciones, incluso más allá de su naciente campo gravitatorio.-Un cordial saludo

OrlandoOrlando

Saludos, gracias por el artículo. Me quedé intrigado por la razón del nombre de las tierras raras, cuando tenga algo más de tiempo leeré el documento que dejaron en un comentario arriba. Suerte y que sigan los éxitos !

Karolina BeatrizKarolina Beatriz

No, soy demasiado docta en la materia pero yo tenía entendido que eran metales pocos conocidos, pero mi cultura científica es bastante cortina. Gracias.

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