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Os metais das terras raras são algumas anomalias da Tabela Periódica, uma vez que estes 15 elementos quimicamente parecidos e com números atômicos variando entre 57 e 71 (do Lantânio ao Lutécio) e são conhecidos como lantanídeos. Na tabela periódica todos eles ocupam a mesma posição entre o bário (Ba) e o háfnio (Hf), mas você pode encontrá-los abaixo na tabela na série dos lantanídeos, observe a tabela no link abaixo:

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Comercialmente falando, os elementos Ítrio (39) e o escândio (21) que estão imediatamente acima do Lantânio na Tabela também fazem parte das chamadas ‘terras raras’.

O termo ‘raro’ não é exatamente o que melhor descreve estes elementos, pois estão presentes na crosta terrestre em quantidade maior do que a prata, por exemplo. Os quatro elementos ‘raros’ mais comuns (Ítrio, Lantânio, Cério e Neodímio) estão disponíveis em maior volume do que o chumbo. Talvez o que seja raro mesmo é encontrá-los separados, afinal, por serem quimicamente muito parecidos é muito difícil distinguí-los.

A exceção é o Promécio (número atômico 61) que é muito instável e ocorre naturalmente em quantidades infinitamente pequenas e é obtido a partir de subprodutos da fissão nuclear de outros átomos radioativos.

As principais fontes de ‘terras raras’ são os minerais bastnezit, monazita (que possui também Tório e Rádio sendo por isso radioativa), laporit e argilas de absorção iônica.

A extração de ‘terras raras’ na China começou em meados dos anos 80 e hoje a China responde por 93% da produção mundial. O valor das terras raras está crescendo continuamente devido ao seu uso em muitas tecnologias modernas, incluindo a produção de conversores catalíticos, filtros para os gases de escape dos automóveis, fibra ótica, lasers, sensores de oxigênio, fósforo e supercondutores. Além dos mais poderosos ímãs permanentes que existem, que são os ímãs de neodímio-ferro-boro (veja aqui  matéria sobre esses ímãs) as ‘terras raras’ possuem várias outras aplicações bem específicas, veja algumas:

Aplicações das ‘Terras Raras’

Na produção de ímãs permanentes, a utilização de terras raras levou a mudanças revolucionárias nessa indústria. Novos ímãs poderosos com base em cobalto-samário, foram desenvolvidos em meados dos anos 60, com as duas principais ligas utilizadas foram SmCo₅ e Sm₂Con.

Com o desenvolvimento e aperfeiçoamento da indústria o samário foi parcialmente substituído por outros elementos de terras raras como o neodímio. Em 2005, a produção mundial total de ímãs de terras raras foi de cerca de 2,4 toneladas. Até agora, os ímãs sólidos mais poderosos de todos foram colocados em uso em 1984 e com base de neodímio-ferro-boro. Eles tinham o dobro da força magnética de produtos de cobalto-samário, e têm alta resistência a desmagnetização. A demanda pelos novos ímãs cresceu a um ritmo impressionante e em termos de valor, eles representaram a maior fatia do mercado global sólido materiais magnéticos. A capacidade desses ímãs de gerar um forte campo com seu tamanho reduzido permitiu que esses produtos contribuíssem para a implementação de um processo que visa a miniaturização dos equipamentos eletrônicos. Cério, como o mais comum e menos caro elemento do grupo em questão tem um número de áreas estabelecidas de consumo, bem diferente da de outros metais. O cério é usado para polir vidro. Praticamente todos os vidros polidos de alta qualidade, incluindo espelhos e lentes de precisão, são tratados com óxido de cério.

O cério é um componente importante mishmetalla, o que representa “uma liga natural” o metal mais comum da terra rara. Normalmente ele pode conter cerca de 50% de cério e lantânio de 30%, neodímio, 15% e 5 praseodímio%. Mischmetall utilizado na metalurgia para a limpeza de aço e enxofre bem como a remoção de impurezas de chumbo e antimônio.

Mischmetall, combinado com metais como ferro e magnésio, utilizado na produção de variedades mais leves de sílex e uma série de outras ligas.

Uma área importante de consumo de terras raras é a produção de vários tipos de catalisadores. O cério é usado para melhorar o desempenho de conversores catalíticos, filtros, os gases de escape dos automóveis. Sua presença contribui para a transformação de monóxido de carbono, hidrocarbonetos não queimados e óxidos de azoto em dióxido de carbono, água e nitrogênio. Acredita-se que o efeito estabilizador do óxido de cério de alumínio, aumenta o fluxo do processo de algumas reações catalíticas e aumenta a atividade de ródio para reduzir a concentração de NOx nos gases de escape. Além disso, melhora a atuação dos catalisadores para as “partidas a frio”. Um importante mercado de terras raras é a produção de materiais luminescentes (ou fósforos), em que elementos de terra rara pode ser incluído no material de base da matriz, ou ser o centro de excitação. A estrutura eletrônica de átomos de elementos de terras raras os torna particularmente eficazes na excitação de alta energia de raios gama, raios X, raios catódicos (elétrons) ou radiação ultravioleta, a fim de obter uma luminescência de banda estreita no espectro visível.

Nas novas gerações de lâmpadas fluorescentes compactas são usadas para converter os raios ultravioleta na luz vermelha, verde e azul. O resultado é uma radiação “branca”. Európio bivalente é utilizado para a obtenção de luminescência azul, cério e térbio  para o verde e európio trivalente  para o vermelho.

Da mesma forma, nas telas planas e telas de plasma os elementos terras raras criam LEDs ”brancos” . Granada de ítrio e alumínio (Y3A15O12 ou YAG) são cristais sintéticos, que são amplamente utilizados como meio ativo em lasers de estado sólido. Normalmente para a radiação laser com comprimentos de onda específicos, elas são ativadas, na maioria das vezes através da introdução de neodímio. Outras áreas incluem o consumo de terras raras, em particular, a produção de baterias recarregáveis de níquel-hidreto de lantânio, comumente referido como o níquel metal-hidreto metálico. Devido ao seu alto desempenho e os benefícios ambientais que estão  gradualmente diminuindo o uso de baterias de níquel-cádmio. Além disso, as terras raras são utilizados em pigmentos e cores: laranja / vermelho / marrom pigmentos para plásticos e tintas à base de cério e lantânio foram desenvolvidas como alternativa à base de corantes metais pesados. terras raras também servem como complementos para a cerâmica, melhorar suas propriedades. Os cabos de fibra óptica transmitem sinais por longas distâncias, porque eles contêm peças de fibra arranjadas periodicamente (erbium-ativado), atuando como um amplificador laser.