1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||
1 | H | Ei | |||||||||||||||||
2 | Li | Ser | B | VS | NÃO | O | F | Nascer | |||||||||||
3 | N / D | Mg | Al | sim | P | S | Cl | Ar | |||||||||||
4 | K | Isto | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ou | Cu | Zn | Ga | Ge | Ás | Se | Br | Kr | |
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | Dentro | Sn | Sb | Vocês | eu | Xe | |
6 | Cs | BA |
* |
Leitura | Hf | Sua | C | Ré | Osso | Ir | Pt | No | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | No | Rn |
7 | Fr | Ra |
* * |
Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |
↓ | |||||||||||||||||||
* |
O | Esta | Pr | WL | PM | Sm | Teve | D'us | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | |||||
* * |
Ac | º | Pa | você | Np | Poderia | Sou | Cm | Bk | Cf | É | Fm | Md | Não |
As terras raras são um grupo de metais com propriedades semelhantes, incluindo o escândio 21 Sc, o ítrio 39 Y e os quinze lantanídeos .
Esses metais são, ao contrário do que seu nome sugere, bastante difundidos na crosta terrestre , como alguns metais comuns. A abundância de cério é, portanto, de cerca de 48 ppm , enquanto a de túlio e lutécio é de apenas 0,5 ppm . Na forma elementar, as terras raras têm uma aparência metálica e são bastante macias, maleáveis e dúcteis . Esses elementos são quimicamente bastante reativos, especialmente em altas temperaturas ou quando finamente divididos.
Suas propriedades eletromagnéticas advêm de sua configuração eletrônica com preenchimento progressivo da subcamada 4f, na origem do fenômeno denominado contração dos lantanídeos .
Não foi até o Projeto Manhattan , na década de 1940, para as terras raras serem purificadas em nível industrial, e na década de 1970 para um deles, o ítrio , encontrar aplicação em massa na fabricação de fósforo a partir de tubos catódicos usados em cores televisão . Do ponto de vista da economia mundial , as terras raras são hoje uma das matérias-primas estratégicas .
A tabela a seguir fornece o número atômico , símbolo, nome, etimologia e usos das 17 terras raras.
O nome de uma terra rara deriva conforme apropriado:
Z | Símbolo | Sobrenome | Etimologia | Usos |
---|---|---|---|---|
21 | Sc | Escândio | do latim Scandia ( Escandinávia ). | Ligas leves de alumínio-escândio : aeronáutica militar; aditivo (ScI 2 ) em lâmpadas de iodetos metálicos ; 46 Sc: traçador radioativo em refinarias. |
39 | Y | Ítrio | da vila de Ytterby , Suécia, onde o primeiro mineral de terra rara foi descoberto. | Lasers: granada ítrio-alumínio (YAG) dopada com lantanídeos (Nd, Ho, Er, Tm, Yb); vanadato YVO 4 dopado com Eu: fósforo vermelho (TV), dopado com Nd: lasers, dopado com Ce 3+ : GaN LED; lâmpadas fluorescentes compactas; óxido misto de bário, cobre e ítrio (YBCO): supercondutores de alta temperatura ; Zircônia cúbica estabilizada com ítrio (YSZ): cerâmicas condutoras refratárias; granada de ferro e ítrio (YIG): filtros de micro - ondas ; velas de ignição ; 90 Y: tratamento do câncer. |
57 | O | Lantânio | do grego λανθάνειν, "escondido". | Baterias de níquel-hidreto metálico ; alto índice de refração e vidros de baixa dispersão ; laser (YLaF); vidros de flúor; armazenamento de hidrogênio. |
58 | Esta | Cério | do planeta anão Ceres , em homenagem à deusa romana da agricultura. | Oxidante químico agente ; pó de polimento de vidro (CeO 2); corante amarelo para vidros e cerâmicas; descoloração do vidro; catalisadores: forros de forno com autolimpeza, craqueamento de hidrocarbonetos, tubos de exaustão; YAG dopado com Ce: fósforo verde-amarelo para diodos emissores de luz ; Mangas incandescentes . |
59 | Pr | Praseodímio | do grego πράσινος, "verde pálido", e δίδυμος, "gêmeo". | Ímãs permanentes (aliados a Nd); Amplificadores de fibra ; tintas para vidros (verde) e cerâmicas (amarelo); óculos de soldador (aliado a Nd). |
60 | WL | Neodímio | do grego νεο-, "novo" e δίδυμος, "gêmeo". | Ímãs permanentes (turbinas eólicas; pequenas centrais hidrelétricas; carros híbridos); Lasers YAG; corante violeta para vidros e cerâmicas; capacitores de cerâmica; óculos de soldador (aliado ao Pr). |
61 | PM | Promécio | do Titã Prometeu , que trouxe fogo aos mortais. | Aplicações potenciais de 147 Pm: tintas luminosas, baterias nucleares, fonte de energia para sondas espaciais. |
62 | Sm | Samário | O engenheiro de minas russo Vasily Samarsky-Bykhovets. | Ímãs permanentes (SmCo 5 ); Lasers de raios X ; catalisadores; captura de nêutrons ; masers ; 153 Sm: radioterapia . |
63 | Teve | Europium | do continente da Europa . | Fósforos vermelho (Eu 3+ ) e azul (Eu 2+ ): CFLs , telas intensificadoras para raios X, TV; lasers ; criptas: sondas biológicas por transferência de energia entre moléculas fluorescentes ; hastes de controle (reatores nucleares). |
64 | D'us | Gadolínio | por Johan Gadolin , descobridor do ítrio em 1794. | Lasers ; captura de nêutrons : reatores nucleares; agente de contraste em ressonância magnética ; Fósforos verdes; intensificação de telas para raios-x; aditivo de aço. |
65 | Tb | Térbio | da aldeia de Ytterby, Suécia. | Fósforos verdes: lâmpadas fluorescentes compactas , telas intensificadoras de raios X, TV; lasers ; criptatos (ver Eu); Terfenol-D ( Tb 0.3 Dy 0.7 Fe 1.9 ): magnetostrição , transdutores . |
66 | Dy | Disprósio | do grego δυσπρόσιτος, "difícil de obter". | Ímãs permanentes ; lâmpadas de iodetos metálicos ; discos rígidos ; lasers ; Terfenol-D (ver Tb). |
67 | Ho | Holmium | do latim Holmia (forma latinizada de Estocolmo ). | Lasers cirúrgicos infravermelhos ; tinta rosa para vidros; padrão de calibração espectrofotométrica ; Ímãs permanentes . |
68 | Er | Erbium | da aldeia de Ytterby (Suécia). | Lasers infravermelhos (odontologia); Amplificadores de fibra ; tinta rosa para vidros e cerâmicas. |
69 | Tm | Túlio | da terra mitológica do Norte, Thule . | Fósforos azuis para telas intensificadoras de raios-X; supercondutores de alta temperatura; lasers infravermelhos YAG; 170 Tm: braquiterapia , radiografia portátil. |
70 | Yb | Itérbio | da aldeia de Ytterby (Suécia). | Lasers infravermelhos próximos ; relógio atômico ; aço inoxidável ; 169 Yb: radiografia portátil. |
71 | Leitura | Lutecium | de Lutèce (antigo nome de Paris ). | Detectores de tomografia por emissão de pósitrons ; tantalato LuTaO 4 hospedeiro de fósforos para elétrons e raios-x. |
Os metais não separados das terras raras, ou mischmetals , têm usos adicionais:
Descobertas de terras raras. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Diagramas de descobertas de terras raras. As datas entre parênteses são as datas dos anúncios das descobertas. Os ramos representam as separações dos elementos de um antigo (um dos novos elementos mantendo o nome do antigo, exceto para o didyma). |
A aventura começou em 1787 quando um mineralogista amador sueco, tenente de artilharia de sua condição, Carl Axel Arrhenius , visitou o feldspato de carreira de Ytterby e descobriu um mineral negro que chamou de "itterbita" : um novo óxido é então identificado que levará o nome de ítria e ítrio para o elemento que lhe corresponde. Em 1803, o cério foi identificado independentemente na Alemanha por Martin Heinrich Klaproth e na Suécia por Jöns Jacob Berzelius e Wilhelm Hisinger .
Seu nome de terras raras vem do fato de terem sido descobertos no final do século XVIII E e no início do século XIX E em minérios (de onde o nome de "terras", usado na época em francês, idioma do comércio internacional, para óxidos refratários ao fogo) incomum naquela época e exploração comercial complicada pelo fato de que esses minérios estavam espalhados e as terras difíceis de separar umas das outras: "terras raras", portanto, significa "minerais raros". No entanto, devido às suas propriedades geoquímicas , eles estão distribuídos de forma muito desigual na superfície da Terra , na maioria das vezes abaixo de concentrações que tornam sua mineração economicamente viável.
Como as terras raras possuem propriedades químicas muito semelhantes, elas se encontram misturadas no mesmo minério e é difícil separá-las. Por técnicas de separação cristalização fracionada são desenvolvidos por Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran ou Georges Urbain início XIX th século. A química das terras raras desde então é uma tradição francesa: em termos de pesquisa, um laboratório de terras raras foi fundado por Urbain na década de 1930 na Escola Nacional de Química de Paris e assumido por dois de seus ex-alunos, Paul Job e Félix Trombe , então um segundo laboratório na Escola Superior de Física e Química Industrial da cidade de Paris , assumido e dirigido por um de seus alunos, Georges Champetier ; em nível industrial, a planta de La Rochelle do grupo Rhodia era a maior planta de separação de terras raras.
A Rare Earth Chemicals Company foi fundada em 1919 por Georges Urbain com o apoio financeiro do grupo Worms; ela instala uma planta de processamento de monazita em Serquigny . Esta fábrica foi destruída por um bombardeio durante a Segunda Guerra Mundial. Em 1948, a Société des Terre Rare estabeleceu um estabelecimento em La Rochelle, que se tornou então a fábrica da Rhodia-Terres Rare. A empresa de terras raras fabrica nitrato de tório nos anos 1910-1950 . Como parte da Operação Alsos , as equipes de Samuel Goudsmit vasculharam as instalações da Société des Terres Rares em Paris, onde encontraram documentos que atestam a transferência do tório para a Alemanha. Desde a década de 1970, as terras raras têm sido de uso comum na indústria.
Dois minerais representam a maior parte das reservas mundiais de terras raras:
Os seguintes minerais às vezes contêm o suficiente como elementos menores ou em minérios associados:
Muito usadas em pedras mais leves (trabalho de Carl Auer von Welsbach em uma liga de terras raras, mischmetal ), as terras raras são difíceis de extrair e devem esperar que o Projeto Manhattan seja produzido em grandes quantidades. O químico canadense Frank Spedding (en) está desenvolvendo a separação técnicas por troca iônica em resinas que permitem a obtenção de terras raras no estado puro.
Devido às suas múltiplas utilizações, muitas vezes em campos de alta tecnologia com dimensão estratégica, as terras raras são objeto de comunicação limitada por parte dos Estados, de modo que as estatísticas macroeconômicas sobre elas permanecem muito incompletas. As reservas mundiais de óxidos de terras raras foram estimadas pelo Instituto de Estudos Geológicos dos Estados Unidos ( Estados Unidos ) em 120 milhões de toneladas no final de 2018, 37% detidas pela China , à frente do Brasil (18%), Vietnã (18%), Rússia (10%), Índia (6%), Austrália (2,8%), Estados Unidos (1,2%), etc. . A China estima que detém apenas 30% das reservas mundiais de terras raras, embora forneça 90% das necessidades da indústria e esteja buscando técnicas para reciclar essas terras raras em lixo eletrônico. A produção mundial de óxidos de terras raras da China totalizou cerca de 120.000 t em 2018, de uma produção mundial de 170.000 t , ou mais de 70% do total mundial; o segundo produtor da Austrália , não extraiu 20.000 t (12%), os Estados Unidos 15.000 t (9%), Myanmar 5.000 t (3%), a Rússia 2.600 t (1, 5%), etc. .
De acordo com o diário Liberté-Algérie, a Argélia contém 20% das reservas mundiais de terras raras em seu porão.
Reserva potencialAs reservas de terras raras são difíceis de avaliar. Dentrojulho de 2011, Cientistas japoneses anunciaram que encontraram uma nova reserva de terras raras nas águas internacionais do Pacífico (1.850 quilômetros a sudeste de Tóquio), o que poderia trazer o nível de reserva conhecido atual para cerca de 100 bilhões de toneladas, espalhadas por 78 locais em profundidades de 3.500 a 6.000 metros . Embora esta descoberta seja interessante devido à crescente demanda por esses materiais, a mineração apresenta problemas ambientais significativos e não poderia começar até por volta de 2023 .
Em junho de 2012 , uma primeira expedição estudou o fundo do mar da Ilha Minamitori , liderada pela JAMSTEC (en) .
Em janeiro de 2013 , uma segunda expedição se seguiu. DentroMarço de 2013, os pesquisadores anunciam que amostras de sedimento lamacento retiradas de 5.800 metros de profundidade mostram uma concentração de terras raras vinte a trinta vezes maior do que a das minas chinesas.
Em abril de 2018 , na revista Nature , eles estimam que esses depósitos representem mais de 2.500 km 2 em torno de 16 milhões de toneladas de terras raras, a uma profundidade de mais de 5.000 metros; mais de 2.499 km 2 , o fundo conteria mais de 16 milhões de toneladas de óxidos de terras raras, ou 780 anos de suprimento mundial de ítrio , 620 anos para európio , 420 anos para térbio e 730 anos para disprósio, de acordo com uma publicação deabril de 2018na revista Scientific Reports .
Até 1948, a maioria das fontes de terras raras vinha de depósitos de areia na Índia e no Brasil . Durante a década de 1950, a África do Sul tornou-se o principal produtor após a descoberta de imensos veios de terras raras (na forma de monazita) em Steenkampskraal.
Devido às consequências ambientais da extração e refino de terras raras, a maioria das operações foi encerrada, especialmente em países desenvolvidos.
Das 170.000 toneladas produzidas em 2018, 70,6% (120.000 toneladas) foram produzidas pela China, de acordo com o US Geological Survey. Os demais produtores - Austrália (20.000 toneladas) e Estados Unidos (15.000 toneladas) - ficam bem atrás. A China detém 37% das reservas mundiais.
Para estabelecer seu controle sobre esses minerais estratégicos, Pequim está implementando uma política industrial de longo prazo e trabalhando para sacudir o grande jogo geopolítico global.
Desde o início da década de 2000, as minas indianas e brasileiras ainda produzem alguns concentrados de terras raras, mas foram superadas pela produção chinesa que, no início da década de 2010, fornecia 95% do estoque de terras raras. Os Estados Unidos e a Austrália têm grandes reservas (15 e 5% respectivamente), mas pararam de minerá-las devido aos preços muito competitivos da China e às preocupações ambientais.
Essa preponderância preocupa os países ocidentais, que buscam diversificar sua oferta, principalmente depois que a China anunciou o 1 st setembro 2009deseja reduzir suas cotas de exportação para 35.000 toneladas por ano (de uma produção de 110.000 toneladas) a partir de 2010. A justificativa para esta decisão relaciona-se com o desejo de preservar os recursos escassos e o meio ambiente. De fato, o Ministério do Comércio chinês afirmou recentemente que as reservas de terras raras do país caíram 37% entre 1996 e 2003. Mas essas medidas visam principalmente atender à sua demanda interna, que está crescendo fortemente. De 2006 a 2010, a China reduziu suas cotas de exportação de 5% para 10% ao ano, e a produção foi limitada por medo de que suas reservas se esgotassem em quinze anos.
Toda a gama de terras raras é extraída pela China, principalmente na Mongólia Interior , como o depósito Bayan Obo , no distrito de mineração de Baiyun . Terras raras também são encontradas no planalto tibetano . As minas ilegais estão disseminadas no interior da China e frequentemente estão associadas à poluição das águas circundantes. A China anuncia que vai reduzir suas exportações e produção de terras raras em 10% em 2011 por “questões ambientais”. Após denúncia apresentada pela União Europeia, Estados Unidos e México no final de 2009, a OMC condena o7 de julho de 2011 China vai acabar com as cotas de terras raras.
O impacto da mineração de terras raras no meio ambiente tem grandes consequências sociais na China e o governo está tentando tornar seu monopólio mais lucrativo para equilibrar os efeitos negativos e implementar processos caros para reduzir o impacto. Pequim introduziu cotas severas desde 2005 e reduziu suas exportações em 5 a 10% ao ano. Oficialmente, na China, os benefícios financeiros ligados à exploração de terras raras não cobrem o custo do desastre ecológico: “O que é surpreendente é que este número excedeu em muito os lucros da extração de terras raras. No final de 2011, as 51 empresas no setor da província de Jiangxi obtiveram um lucro de 6,4 bilhões de yuans , ficando em primeiro lugar no setor nacional. O lucro, porém, resulta do aumento de quatro vezes no preço de venda de seus produtos nos últimos anos. E de acordo com os relatórios anuais do setor de terras raras, as treze empresas listadas no setor, incluindo a siderúrgica Baotou, registraram um lucro total de 6,075 bilhões de yuans em 2011, mais do que o dobro do lucro de 2010. (2,438 bilhões yuan). Mas isso permanece incomparável com o custo necessário para cobrir o tratamento da poluição setorial ” .
O 13 de março de 2012, os Estados Unidos, a União Europeia e o Japão apresentaram queixa à Organização Mundial do Comércio (OMC) por causa das restrições impostas pela China à exportação de 17 terras raras.
A China encerrou suas cotas de exportação de terras raras no início de 2015; essas cotas serão substituídas por um sistema de licenças que será necessário para os produtores chineses venderem no exterior. As autoridades chinesas também disseram emMarço 2014, segundo a Reuters , que o país não queria mais assumir o custo ecológico atrelado à produção altamente poluente da grande maioria das terras raras do mundo.
Dentro Maio de 2019, em meio à escalada do conflito comercial sino-americano , a China ameaça cortar o fornecimento de terras raras nos EUA, um recurso crucial para muitas indústrias: ímãs, televisores, baterias para telefones celulares e veículos elétricos, lâmpadas de baixo consumo consumo , conversores catalíticos , turbinas eólicas, etc. A China controla 90% da produção mundial e responde por 80% das importações para os Estados Unidos; além de fornecer mais de 70% da produção mundial de terras raras, um consórcio liderado pelo grupo chinês Shenghe em 2017 se apoderou da mina Mountain Pass , o único grande depósito americano de terras raras, após a falência da Operadora americana Molycorp.
A mina de Mountain Pass, no deserto da Califórnia, foi reaberta em 2017, quando a MP Materials comprou o local, com a ajuda de fundos de investimento e alguma ajuda do governo dos Estados Unidos. A concentração de terras raras ali é excepcionalmente alta: de 7 a 8%, quando não ultrapassa 2% na China. Essas terras contêm, em particular, neodímio e praseodímio , essenciais na fabricação de baterias elétricas. A mina produziu 38.500 toneladas em 2020, mais de 15% da produção global. A MP Materials entra na segunda etapa do seu desenvolvimento: a separação dos metais, atualmente realizada na China, para cuja realocação investirá 200 milhões de dólares; a terceira etapa, a partir de 2025, será a produção dos ímãs. A Shenghe, empresa chinesa parcialmente controlada pelo Estado, detém pouco menos de 10% do capital.
O aumento dos preços das terras raras em 2011 (por exemplo, o preço do disprósio foi multiplicado por seis, o do térbio por nove) e o quase-monopólio chinês levaram vários países a relançar a exploração. Em 2011, foram identificados mais de 312 projetos de exploração de depósitos de terras raras no planeta, envolvendo mais de 202 empresas de diversos portes em nada menos que 34 países. A reabertura da mina da África do Sul está sendo considerada. Certos depósitos canadenses (Lago Hoidas), vietnamitas , australianos e russos também estão sendo avaliados. Em 2013, a empresa australiana Lynas abriu uma mina na Malásia , a maior terra rara fora da China. A mina Mountain Pass da Califórnia foi reaberta após um fechamento de dez anos e após investimentos de US $ 1,25 bilhão. Em última análise, esses dois sites devem representar 25% da produção global. Este aumento nos preços também levou os países consumidores a implementar uma melhor reciclagem dos produtos manufaturados. O Japão, portanto, depende fortemente da recuperação de terras raras para abastecer sua indústria nacional. Na França, a Solvay inaugurou em 2012 perto de Lyon uma unidade para recuperar seis terras raras contidas em lâmpadas usadas de baixo consumo. Os fabricantes também têm procurado reduzir a quantidade de terras-raras necessária para sua produção. Em ímãs para os motores de seus veículos elétricos, por exemplo, a Nissan reduziu a quantidade necessária de disprósio em 40%.
Em 2012, portanto, a China exportou apenas 12.000 toneladas de terras raras contra 70.000 toneladas em 2003.
No início de 2015, apenas dois depósitos foram explorados fora da China, um no oeste da Austrália, Mount Weld, o outro, Mountain Pass, na Califórnia. Cerca de cinquenta projetos estão em desenvolvimento, metade dos quais bem avançados, em particular no Canadá, Austrália, Estados Unidos e Groenlândia (em Kvanefjeld ). Em 2020, cerca de 20 empresas serão, a priori, capazes de produzir terras raras fora da China, com custos de desenvolvimento que totalizam cerca de US $ 12 bilhões, de acordo com a Bloomberg , enquanto o mercado de óxidos de terras raras em sua totalidade está avaliado em 3,8 bilhões de dólares em 2014. O projeto de Norra Kärr na Suécia, um dos poucos na Europa, é muito aguardado pelo mercado europeu, pois pode produzir uma quantidade de disprósio , uma terra rara que se torna cada vez mais difícil de obter para os fabricantes, que estão tentando reduzir seu uso; é usado na fabricação de ímãs permanentes usados, por exemplo, em turbinas eólicas; também é encontrado em reatores nucleares. China Minmetals , um dos três gigantes de terras raras da China, disse emoutubro de 2014ao South China Morning Post que a participação de mercado do país no setor pode cair para 65%.
A extração e o refino de terras raras levam à liberação de muitos elementos tóxicos: metais pesados , ácido sulfúrico e também elementos radioativos ( urânio e tório ). “É preciso injetar sete ou oito toneladas de sulfato de amônio no solo para extrair uma tonelada de óxido, esses líquidos tóxicos permanecerão por muito tempo e as consequências seriam terríveis se o lençol freático fosse poluído”, disse o vice- ministro da Indústria Chinesa e Tecnologia da Informação Su Bo. Em Baotou , o maior local de produção da China, os efluentes tóxicos são armazenados em um lago artificial de 10 km 3 , cujos transbordamentos são despejados no Rio Amarelo .
A essa poluição é adicionada a radioatividade. Medido nas aldeias da Mongólia Interior perto de Baotou, é 32 vezes o normal lá (em Chernobyl , é 14 vezes o normal). Trabalho realizado em 2006 pelas autoridades locais mostrou que os níveis de tório no solo em Dalahai eram 36 vezes mais altos do que em outros lugares em Baotou.
Como resultado, o gado em torno dos locais de extração morre, as colheitas falham e a população sofre de câncer. De acordo com o mapa das “aldeias do câncer” na China, a mortalidade por câncer é de 70%. Estes são cânceres de pâncreas , pulmões e leucemia . Sessenta e seis moradores de Dalahai morreram de câncer entre 1993 e 2005.
Essa poluição foi denunciada em 2011 em um relatório de Jamie Choi, então chefe do Greenpeace China.
Os efeitos ecotoxicológicos e toxicológicos das formas solúveis de terras raras foram relativamente pouco estudados, mas de acordo com os dados disponíveis:
Muitos desses elementos têm propriedades únicas que os tornam úteis em muitas aplicações: ópticas (coloração de vidro e cerâmica, televisão em cores, iluminação fluorescente, radiografia médica), químicas e estruturais (craqueamento de petróleo, conversores catalíticos), mecânicas (sua dureza associada a uma reação química facilita o polimento do vidro em ótica avançada), magnéticas [propriedades excepcionais que lhes permitem, em liga com outros metais, a miniaturização de ímãs de alto desempenho, usados em certas turbinas eólicas offshore , telefonia (em particular telefones celulares ), eletrodomésticos ]; eo uso de terras raras tem aumentado desde o final do XX ° século. Desde a década de 1970, seu uso foi generalizado na indústria, até se tornar essencial em alguns campos.
Além disso, as terras raras são usadas para o crescimento verde , na economia.
Em 2012, as cotas chinesas para exportação de terras raras ameaçam o abastecimento das indústrias de alta tecnologia na Europa ou na América (cotas denunciadas na OMC que deve se pronunciar sobre o assunto). As empresas que se apresentam como oriundas do campo das (eco) tecnologias com necessidade de escândio, ítrio e lantanídeos têm incentivado os fabricantes a abrir unidades de reciclagem , inclusive na França com Récylum , a fim de recuperar em lâmpadas fluorescentes compactas em fim de vida, em particular de lantânio , cério e especialmente de ítrio, európio, térbio e gadolínio, que agora são preciosos. Para isso, a Rhodia abriu uma unidade de recuperação de pó de lâmpada branca em Saint-Fons , bem como uma unidade de recuperação / reprocessamento em La Rochelle . Os dois sites foram fechados no final de 2016 por falta de rentabilidade. Um cluster de competitividade, TEAM2 com sede em Pas-de-Calais , é especializado na reciclagem dessas terras raras.
A reciclagem de terras raras (muito complexa no caso das ligas ) tem um custo superior ao seu valor em 2018. O preço dos metais raros reciclados poderia ser competitivo se os preços das matérias-primas fossem altos, mas desde o final de 2014 eles são baixos.
No geral, a reciclagem de terras raras ainda é pouco desenvolvida devido a vários fatores, entre eles a pequena quantidade presente nos objetos, sua impureza em alguns casos, processos de reciclagem muito caros em comparação com a compra de terras raras extraídas do solo. Melhorar sua reciclagem poderia ajudar a resolver os problemas econômicos, ambientais e geopolíticos decorrentes de sua extração e uso.
O crescimento nas vendas de veículos elétricos teria reforçado o interesse por certas terras raras: componente de acumuladores do tipo NiMH (lantânio) e a fabricação de ímãs compactos para motores elétricos síncronos conhecidos como " brushless " ( neodímio , disprósio, samário).
No entanto, dois tipos de carros elétricos recentes ( Renault Zoe , Tesla ) usam acumuladores do tipo íon-lítio e "bobinas de excitação", e não ímãs permanentes, de modo que não requerem mais terras raras do que outros veículos (para motores de espelhos elétricos, janela reguladores, sedes, etc. ). Mas esses motores são maiores e mais pesados do que os motores com ímãs contendo terras raras, como os dos veículos da Toyota, Nissan, Mitsubishi, General Motors, PSA e BMW.
A constituição de um conversor catalítico requer o uso de um óxido de cério , assim como dos metais raros do grupo dos platinóides : além da própria platina , paládio e ródio .
No projeto de limitação do consumo de energia elétrica para iluminação, o mercado de lâmpadas de diodos emissores de luz continua crescendo, e essas lâmpadas utilizam terras raras.
O óxido de ítrio Y 2 O 3 é usado em ligas metálicas para aumentar sua resistência à corrosão em alta temperatura .
Os óxidos e sulfuretos de terras raras também são usados como pigmentos , em particular para o vermelho (para substituir o sulfureto de cádmio) e pelas suas propriedades fluorescentes , em particular em lâmpadas de descarga ( luzes de néon , lâmpadas fluorescentes compactas ), as "faixas" de lâmpadas de gás de campismo, como fotóforos em telas de raios catódicos e, recentemente, como dopante em vários tipos de lasers .
No entanto, grande parte da produção de terras-raras é utilizada como mistura.
A mistura de metais de terras raras chamada mischmetal é geralmente rica em terras céricas. Devido a essa alta proporção de cério , ele é incorporado em ligas para sílex mais leve. Ele também é usado como um catalisador para aprisionar o hidrogênio (reservatório).
Os usuários comerciais estão em risco. Veja a brochura do INRS sobre este assunto: INRS ND 1881 .
Dado um elemento de terra rara, a configuração eletrônica das camadas internas do átomo é simbolizada pela do gás raro isoeletrônico :
Elemento químico | Configuração | Elemento químico | Configuração | Elemento químico | Configuração | |||
21 Sc | Escândio | Ar 4s 2 3d 1 | 61 Pm | Promécio | Xe 6s 2 4f 5 | 67 Ho | Holmium | Xe 6s 2 4f 11 |
39 Y | Ítrio | Kr 5s 2 4d 1 | 62 Sm | Samário | Xe 6s 2 4f 6 | 68 Er | Erbium | Xe 6s 2 4f 12 |
57 o | Lantânio | Xe 6s 2 5d 1 | 63 eu | Europium | Xe 6s 2 4f 7 | 69 Tm | Túlio | Xe 6s 2 4f 13 |
58 este | Cério | Xe 6s 2 4f 1 5d 1 | 64 Gd | Gadolínio | Xe 6s 2 4f 7 5d 1 | 70 Yb | Itérbio | Xe 6s 2 4f 14 |
59 Pr | Praseodímio | Xe 6s 2 4f 3 | 65 Tb | Térbio | Xe 6s 2 4f 9 | 71 ler | Lutecium | Xe 6s 2 4f 14 5d 1 |
60 kt | Neodímio | Xe 6s 2 4f 4 | 66 Dy | Disprósio | Xe 6s 2 4f 10 |
Se a regra de Klechkowski fosse respeitada todos os lantanídeos teriam a configuração eletrônica Xe 6s 2 4f n com 1 ≤ n ≤ 14 já que a camada inferior 4f é cheia de 14 elétrons, onde 14 elementos.
Para dar íons, os metais de transição perdem em prioridade os elétrons de valência e, quando apropriado, elétrons d. Assim, escândio e ítrio perdem seus três elétrons externos para formar os íons Sc 3+ = Ar e Y 3+ = Kr. Da mesma forma, o íon mais estável do lantanídeo Ln é Ln 3+ = Xe 6s 2 4f n -1 , onde n é o número de 4f elétrons no átomo (+1 5d elétron para La, Ce e Gd). Alguns lantanídeos também fornecem íons de carga +4 ou +2, menos estáveis na água do que Ln 3+ :
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||||||||||||||||
1 | H | Ei | |||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Ser | B | VS | NÃO | O | F | Nascer | |||||||||||||||||||||||||
3 | N / D | Mg | Al | sim | P | S | Cl | Ar | |||||||||||||||||||||||||
4 | K | Isto | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ou | Cu | Zn | Ga | Ge | Ás | Se | Br | Kr | |||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | Dentro | Sn | Sb | Vocês | eu | Xe | |||||||||||||||
6 | Cs | BA | O | Esta | Pr | WL | PM | Sm | Teve | D'us | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Leitura | Hf | Sua | C | Ré | Osso | Ir | Pt | No | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | No | Rn | |
7 | Fr | Ra | Ac | º | Pa | você | Np | Poderia | Sou | Cm | Bk | Cf | É | Fm | Md | Não | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | |
8 | 119 | 120 | * | ||||||||||||||||||||||||||||||
* | 121 | 122 | 123 | 124 | 125 | 126 | 127 | 128 | 129 | 130 | 131 | 132 | 133 | 134 | 135 | 136 | 137 | 138 | 139 | 140 | 141 | 142 |
Metais Alcalinos |
Alcalino- terroso |
Lantanídeos |
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Metais pobres |
Metal- loids |
Não metais |
genes halo |
Gases nobres |
Itens não classificados |
Actinides | |||||||||
Superactinides |