A mediados del siglo XIX, el estudiante de química Dmitri Mendeleev (1834-1907), pasa el tiempo jugando al solitario, organizando palos y valores de cartas de acuerdo con ciertas reglas específicas que él mismo ha propuesto. El mismo sentido de orden y estrategia le resultará, años más tarde, de gran utilidad, cuando escriba su propio libro de química. Al principio no sabe en qué orden debe tratar con los elementos químicos. La variedad de elementos no parece seguir ningún orden determinado, entonces se le ocurre una solución. Si ordenará los elementos en orden ascendente de acuerdo con su peso atómico (masa atómica), encontraría propiedades similares en ciertos intervalos. Los elementos se pueden ubicar entonces, claramente en una tabla, ordenados tanto en orden ascendente de masa atómica como en grupos con propiedades similares. En al año 1871, los rusos llamaron a este sistema: regularidad periódica. Los químicos de los siglos XIX lograron grandes avances en la identificación de nuevos elementos químicos. La tabla resultante revelaba patrones recurrentes, o periodicidades, de ciertas propiedades dentro de los grupos de elementos hasta entonces conocidos.
Mendeleev tenía tanta certeza en la validez de la tabla, que propuso cambios en los valores generalmente aceptados para el peso atómico de ciertos elementos. Incluso predijo las ubicaciones dentro de la tabla de elementos aún por descubir y sus propiedades probables. A medida que se descubrieron los elementos predichos, la tabla periódica de Mendeleev fue ampliamente aceptada y esto le dio fama. Hasta la fecha se han descubierto un total de 118 elementos, aunque solo 111 confirmados oficialmente. En el año 1955, investigadores estadounidenses describen el elemento número 101: el Mendelevio. Actualmente, la tabla periódica está organizada en siete filas horizontales llamadas periodos, que van de arriba abajo, y en dieciocho columnas denominadas grupos. Los elementos químicos se ordenan de manera creciente del 1 hasta el 118, considerando su energía electrónica. Asimismo, los elementos químicos también se pueden ordenar usando los bloques: s, d, p y f.
Particularmente, los quince elementos del grupo lantanoide componen la primera fila del bloque f de la tabla periódica. En su forma metálica, los lantanoides son metales relativamente blandos que reaccionan fuertemente con el oxígeno, si es que éstos se dejan expuestos al aire. Es importante mencionar que ningún lantanoide tiene función biológica conocida. Estos elementos, junto al escandio (Sc) y el itrio (Y) suelen conocerse como el grupo de las tierras raras, que son en total diecisiete elementos químicos. La lista de nombres, símbolos y número atómico de los quince lantanoides o lantánidos, son los siguientes: lantano (La, 57), cerio (Ce, 58), praseodimio (Pr, 59), neodimio (Nd, 60), prometio (Pm, 61), samario (Sm, 62), europio (Eu, 63), gadolinio (Gd, 64), terbio (Tb, 65), disprosio (Dy, 66), holmio (Ho, 67), erbio (Er, 68), tulio (Tm, 69), iterbio (Yb, 70) y lutecio (Lu, 71). La característica principal de estos elementos es que tienen propiedades y aplicaciones muy similares. Como es la fabricación de pantallas de cristal líquido, componentes para celulares, auriculares, láseres, micrófonos, entre muchas otras aplicaciones.
Cada uno de los elementos que componen las tierras raras, tiene su propia historia de descubrimiento y también hoy día, sus propias aplicaciones en la tecnología. Por ejemplo el lantano, es usado en baterías recargables. El elemento cerio, se ha encontrado su uso en sistemas de limpieza, de gran ayuda para desengrasar. El praseodimio se suele utilizar como catalizador en la industria petrolera y en los convertidores catalíticos de los autos. El neodimio como parte de una aleación para la fabricación de imanes con diversas aplicaciones. El prometio, aunque extremadamente escaso, se puede usar en baterías nucleares para naves espaciales. El samario es un elemento que puede ser empleado como catalizador, pero también como aleación para la fabricación de fuertes imanes y para formar materiales superconductores. El europio, por ejemplo, también es usando para la fabricación de bombillas fluorescentes. Un elemento muy útil en aplicaciones médicas es el gadolinio, para pruebas de resonancia magnética en pacientes con diversos padecimientos. El terbio y el disprosio ambos usados en iluminación. El terbio en bombillas fluorescentes y el disprosio en la fabricación de láseres. Asimismo, el holmio para la puesta en marcha de sistemas láser, con fines médicos. El erbio es un elemento de mucha utilidad para la fabricación de fibras ópticas. Tanto el tulio como el iterbio se usan actualmente para fabricar láseres. Además el iterbio se utiliza en algunos aceros inoxidables y en celdas solares. Adicionalmente, el lutecio como catalizador en la industria petrolera, además de la fabricación de sensores de escáneres médicos. Los dos elementos que no son lantanoides, pero si tierras raras, el escandio y el itrio, son usados respectivamente, como aleaciones para fabricar submarinos y láseres. Estos últimos dispositivos con usos dentales y médicos.
Apreciable lectora y lector, te invito a ver los siguientes videos sobre los usos y abusos de los elementos conocidos como tierras raras:
Universidad Politécnica de Tulancingo. alfonso.padilla@upt.edu.mx
