La fascinante historia del descubrimiento de las tierras raras

La fascinante historia del descubrimiento de las tierras raras.

Datos del autor:

Enrique J. Baran.

Licenciado (1964) y Dr. en Química (1967) de la UNLP. Formación post-doctoral en Alemania, Universidad de Göttingen (1968-70) y Universidad de Dortmund (1974), bajo la dirección del Prof. Achim Müller siendo, en ambas oportunidades, becario de la Fundación Alexander von Humboldt. Profesor Adjunto (1970-80), Profesor Asociado (1980) y Profesor Titular (1981-2005) de Química Inorgánica en la Facultad de Ciencias Exactas de la UNLP. Profesor Emérito (2009) y Graduado Ilustre (2010) de la UNLP. Profesor Visitante en Universidades de Alemania, Colombia, España y Uruguay. Miembro de la Carrera del Investigador Científico del CONICET (1970-cont.) siendo desde 1993 Investigador Superior. Académico Titular de la Academia Nacional de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales (1996) y de la Academia de Ciencias para el Mundo en Desarrollo-TWAS (1997). Autor de más de 650 trabajos originales de investigación y del primer libro de texto sobre Química Bioinorgánica editado en lengua española (Madrid, 1995). Principales temas de trabajo: Química Inorgánica y Bioinorgánica, Química Inorgánica Medicinal, Química del Estado Sólido. Principales distinciones obtenidas: Premio Rafael A. Labriola-AQA (1982), Premio KONEX de Platino en Fisicoquímica y Química Inorgánica (1993); TWAS-Award in Chemistry (1996); Premio Horacio Damianovich-AQA (2004); Edición de un número especial del Journal of the Argentine Chemical Society-AQA en su homenaje (2009).

Resumen: La fascinante historia del descubrimiento de las tierras raras.

Las llamadas tierras raras es uno de los más complejos e interesantes presentando muchas veces ribetes detectivescos y giros inesperados, así como arduas y apasionadas discusiones acerca de prioridades sobre su descubrimiento y la manera de nombrarlos a medida que se los fue caracterizando.

Fueron obtenidos en la forma de óxidos (llamados tierras en esas épocas) presentes en minerales relativamente raros, se los llamó originalmente tierras raras. Si se analizan datos geológicos o geoquímicos modernos se constata de inmediato que varios de estos elementos no son, en realidad, tan raros.

Durante la segunda mitad del siglo XVIII la Química fue adquiriendo creciente importancia y empezó a tener fuerte presencia en varias academias y numerosas universidades europeas. A fines de ese siglo se asistió al descubrimiento de numerosos nuevos elementos metálicos, así como también los gases en el aire.

Junto a estos descubrimientos empezaron a establecerse estudios mineralógicos sistemáticos y empezó a desarrollarse fuertemente la química analítica cuantitativa. Y, durante ese mismo período, más concretamente en el año 1787. En el año mencionado el teniente de artillería Carl Axel Arrhenius (1757-1824), quien tenía un fuerte interés por la mineralogía y la química, encontró un extraño mineral negro en la villa de Ytterby, una pequeña localidad cercana al regimiento donde estaba prestando servicio y a unos 30 Km de Estocolmo. El color negro y la alta densidad de la muestra hicieron sospechar a Arrhenius la posibilidad de haber encontrado un nuevo mineral. Y así, sin saber nada más sobre su composición lo llamó “piedra pesada de Ytterby.

Primeros estudios del mineral fueron realizados en Estocolmo, apareciendo allí el nombre de ytterbita para el mismo, presumiéndose que podía contener wolframio o bario, dos elementos que habían sido descubiertos recientemente. El mineral estaba conformado por óxidos de silicio, aluminio y hierro y, además, contenía una proporción importante de un óxido refractario de un elemento todavía desconocido. La fórmula idealizada de la piedra pesada de Ytterby, luego llamada ytterbita y actualmente gadolinita es Be2FeY2Si2O10. El óxido del nuevo elemento comenzó a utilizarse la denominación de yttria, por su origen geográfico el que finalmente derivó en el nombre actual del elemento, itrio. descubrieron en el mismo la presencia de un óxido desconocido, intuyendo correctamente que estaban en presencia del óxido de un nuevo elemento metálico.

El mineral investigado por todos esos científicos, que ahora se conoce con el nombre de cerita, es un silicato relativamente complejo y de composición variable que responde a la fórmula (Ca,Mg)2(Ln)8(SiO4)73H2O.

a principios del siglo XIX se conocían los óxidos de dos elementos nuevos, el itrio y el cerio, presentes en minerales relativamente raros, pero de cuyo comportamiento químico y propiedades generales todavía no se sabía prácticamente nada, pasaron casi 40 años hasta que se descubriera que ninguno de los dos óxidos, era en realidad un óxido puro, sino que ambos contenían otros elementos.

Los dos primeros minerales en ser investigados, la gadolinita y la cerita, son realmente muy raros, y contienen proporciones relativamente bajas de lantánidos. El joven Berzelius había detectado que el óxido del nuevo elemento, se presentaba en dos estados de oxidación, como Ce2O3 o como CeO2. Poco tiempo después, Berzelius sugirió a su discípulo Carl Gustav Mosander que hiciera la prueba de obtener algún sulfuro del nuevo elemento, calentando estos óxidos en una atmósfera de sulfuro de carbono. Y, efectivamente, tanto por esta reacción, así como haciendo reaccionar los óxidos con polisulfuro de potasio, Mosander logró obtener Ce2S3. Y también encontró que haciendo reaccionar este sulfuro con cloro, se obtenía el cloruro anhidro, CeCl3. Tratando este cloruro reiteradamente con vapores de potasio, logró obtener, por primera vez, una muestra impura de cerio metálico.

Preguntas y respuestas.

1.- ¿Cuáles son los 2 primeros minerales en ser investigados?

R= La gadolinita y la cerita.

2.- A principios del siglo XIX, ¿Cuáles eran los 2 nuevos elementos?

R= El itrio y el cerio.

3.- ¿Qué logró Carl Gustav Mosander?

R= Logró obtener Ce2S3.

4.- ¿Qué ocurría al mezclar el sulfuro