Gli elementi della serie dei lantanidi sulla tavola periodica sono considerati elementi delle terre rare. Guarda altre foto di scienze verdi. Steven Taylor/La scelta del fotografo/Getty Images Le terre rare non ottengono rispetto. Bloccato vicino alla parte inferiore della tavola periodica degli elementi, e dato nomi impronunciabili come praseodimio e itterbio, non hanno neanche lontanamente il fascino e la popolarità che l'ossigeno, azoto, carbon e gli altri chart-topper lo fanno. Diamine, anche lo zirconio, usato per creare il simulante di diamante cubico zirconia spesso deriso, va meglio delle terre rare. L'ironia di tutto questo è che la maggior parte delle persone usa quotidianamente prodotti realizzati con terre rare. Infatti, potresti dire che non saremmo in grado di vivere senza di loro, come si trovano nella maggior parte dei gadget high-tech:telefoni cellulari, computer, iPod e altro.
E allora, Esattamente, sono queste cose? Ci sono 17 elementi delle terre rare, secondo una definizione ampiamente accettata, che presentano tutte proprietà chimiche simili:gli elementi della serie dei lantanidi - lantanio, cerio, praseodimio, neodimio, promezio, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, olmio, erbio, tulio, itterbio e lutezio -- più ittrio e scandio, classificati come "metalli di transizione" [fonte:Houses of Parliament]. (Però, alcuni scienziati potrebbero escludere lo scandio, o sia lo scandio che l'ittrio, dal raggruppamento delle terre rare, a seconda di quanto si sentono simili questi due elementi ai lantanidi.) Questi elementi, detti anche metalli delle terre rare, furono scoperti nel 1787 dal tenente chimico Carl Axel Arrhenius, dopo aver trovato un stranamente pesante, roccia nera in una cava a Ytterby, Svezia, che chiamò ytterbite [fonti:Vanderkrogt, Pensa verde globale].
Questi metalli non sono molto rari:se ne trovano in abbondanza in tutto il mondo. La gente li considera rari, anche se, perché sono sparsi in piccoli pezzi in tutto il pianeta, non raggruppati in vene, come il rame. In realtà, si trovano in gruppi, ma con altre terre rare, non solo il loro genere particolare. Ciò significa che devono essere raccolti, poi separato in ogni singolo elemento, che è difficile e costoso. Infatti, quando gli elementi furono inizialmente scoperti, e gli scienziati non erano ancora sicuri di cosa farne, sono stati estratti insieme come un gruppo. Questo miscuglio di elementi era chiamato "mischmetal" [fonte:Popular Mechanics]. Veramente.
Per decenni, gli scienziati si sono cimentati con questi elementi, alla fine realizzando il loro grande potenziale. Per una cosa, le terre rare hanno meravigliose proprietà magnetiche e conduttive, permettendoci di ridurre i nostri dispositivi tecnologici. Ricorda il Sony Walkman degli anni '70, il primo dispositivo musicale portatile? Quel lettore compatto è stato reso possibile in parte perché conteneva un piccolo, forte magnete in samario. Oggi, i magneti a base di samario sono stati sostituiti da ancora più piccoli, quelli al neodimio più forti - da qui il diminutivo discendente del Walkman, l'iPod [fonte:Popular Mechanics, Lynas Corp.]. Le terre rare brillano anche nell'arena della difesa, dove sono usati per creare di tutto, dagli occhiali per la visione notturna alle armi a guida di precisione.
Gli Stati Uniti un tempo guidavano il mondo nella lavorazione delle terre rare, ma oggi quella distinzione appartiene alla Cina, che hanno beneficiato di sussidi governativi negli anni '80 e '90 che hanno permesso loro di inondare il mercato internazionale con terre rare a basso costo. Man mano che il bisogno cinese di loro è cresciuto, però, non stanno vendendo tanto al resto del mondo, e si profila una carenza. Gli Stati Uniti hanno riavviato il loro ex impianto di produzione, e alla fine potrebbe essere di nuovo in grado di coprire il proprio consumo di metalli delle terre rare [fonte:National Geographic].
È fantastico ridurre i nostri giocattoli ad alta tecnologia attraverso l'uso di terre rare, ma hanno altri usi importanti, soprattutto per quanto riguarda l'ambiente. I metalli vengono utilizzati nella creazione di numerosi articoli "verdi", comprese le auto ibride, controlli sull'inquinamento atmosferico, Lampadine a LED e turbine eoliche.
Nello specifico, i magneti realizzati con terre rare sono utilizzati nelle turbine eoliche e in articoli correlati come generatori, rendendoli forti e potenti, ma leggero ed efficiente. Batterie ricaricabili, che alimentano qualsiasi cosa, dai piccoli e-reader ai veicoli ibridi pesanti sopra menzionati, utilizzare anche questi elementi, lantanio in particolare. Ogni Toyota Prius, Per esempio, trasporta 10 libbre (4,5 chilogrammi) di lantanio nella sua batteria "idruro di nichel-metallo". (Indovina a cosa si riferisce la parte "metallica" del nome? Lantanio, ovviamente [fonte:Popular Mechanics].)
Certo, le terre rare non sono perfette. Tutti i minerali delle terre rare contengono uranio e torio, elementi radioattivi che diventano prodotti di scarto quando vengono estratti, e devono essere smaltiti con cura. Ci vogliono anche più sostanze chimiche per separare l'uranio e il torio che per separare i metalli di base come il rame, zinco e piombo, che non è eccezionale per l'ambiente [fonte:Think Global Green].
In Cina e altrove, regolamenti lassisti e l'estrazione illegale di metalli delle terre rare hanno provocato l'inquinamento della terra e dell'acqua e persino l'avvelenamento degli abitanti locali, che è ovviamente una questione importante [fonte:Houses of Parliament]. Il processo di estrazione utilizza molta energia, pure, e può causare il degrado e l'erosione del terriccio. E infine, molti gadget high-tech realizzati con terre rare vengono gettati nelle discariche quando non sono più utili, e i ricercatori non sanno ancora se, col tempo, le terre rare verranno rilasciate nell'ambiente e, in tal caso, cosa potrebbe significare per il nostro pianeta [fonte:Houses of Parliament, Fabbro].
In definitiva, anche se, la produzione di terre rare continua a crescere, suggerendo che, almeno per ora, i loro innumerevoli benefici ambientali e sociali superano i costi. Quindi sembra che questi elementi siano qui per restare, almeno fino a quando non verrà scoperta la prossima cosa migliore.
Lo ammetto:odio la scienza. (anche matematica, se proprio devi saperlo.) Quindi questo argomento inizialmente non mi ha entusiasmato. Finché non ho capito che significava che finalmente avevo qualcosa di scientifico da discutere con mia figlia maggiore, che si è appena laureato con un B.S. in chimica. Mia figlia aveva familiarità con gli elementi delle terre rare, e mi ha aiutato a capire appieno di cosa si tratta. Quel tocco personale ha reso l'argomento molto più interessante per me, e spero che l'interesse si rifletta in questo articolo.
