Le terre rare

Ossidi di terre rare

Le terre rare - un gruppo di 17 elementi chimici con caratteristiche molto simili - fino a pochi anni fa erano sconosciute ai più, ma in questo periodo sono sotto le luci della ribalta a causa della loro importanza nella costruzione di componenti elettrici per cellulari, tablet, computer e molto altro.
La loro continua richiesta ha alimentato un mercato fino a qualche decennio fa di nicchia, facendo emergere una nazione che può disporre di immense quantità di materie prime (ad esempio il carbone): la Cina.
Analizziamo meglio le caratteristiche delle terre rare: le loro caratteristiche magnetiche molto particolari sono riconducibili al fatto che possiedono orbitali 4f [1] semipieni o pieni. Sono dotate anche di una particolare luminescenza, che le rende utili nella fabbricazione degli schermi al plasma.
Ma parchè sono chiamati "Terre Rare"? Questo nome deriva dal fatto che la prima volta che furono ritrovati ossidi di questi metalli in una miniera, essi non facevano parte del gruppo degli elementi estratti, quindi erano considerati come impurità presenti in piccole quantità. In realtà la maggioranza di questi elementi si trova in concentrazioni abbastanza elevate sulla terra, senza ormai giustificare più la "rarità" (anche perchè molto probabilmente ora sarete circondati da svariati grammi di queste sostanze).
Nell'estrazione il principale problema è la separazione dai metalli di transizione (ferro, rame...), che hanno caratteristiche chimiche molto simili. Per anni il monopolio estrattivo è stato dell'america del nord e del sud, nel secondo caso a partire da sabbie e fanghi, ricchi di questi componenti.

A partire dal 1985 il primato USA è stato insidiato dalla Repubblica Popolare Cinese, che ha scoperto giacimenti molto ricchi e si è imposta come il leader del settore. Ma nell'estremo oriente il problema ambientale passa in secondo piano (ma questo anche in Europa) quando si tratta di affari: miniere illegali e legali avvelenano fiumi e persone nella frenetica attività estrattiva. Molto spesso nei giacimenti di terre rare (visto anche la vicinanza nella tavola periodica con gli stessi) sono presenti anche minerali radioattivi, come ossidi di uranio e di torio. Se non vengono prese precauzioni per evitare l'inalazione di polveri o la contaminazione di fiumi, la popolazione mineraria (spesso stipata in vere e proprie città minerarie) rischia moltissimo in fatto di salute.
Ormai le riserve nazionali si stanno esaurendo, ma non la sete di queste sostanze.
Ancora una volta l'uomo sta spingendo allo stremo la capacità produttiva della terra. Speriamo che la ricerca porti all'introduzione di tecnologie più sostenibili.

Note:
[1] Nella fisica quantistica la disposizione degli elettroni viene determinata attraverso equazioni d'onda, che associano alla particella quattro numeri quantici, che definiscono l'orbitale. Il primo, detto numero quantico n, comprende interi maggiori di 0 (1,2,3,4,5,6,7...), il secondo, il numero secondario l, assume valore i compresi fra 0 e n-1, che vengono trasformati in lettere dell'alfabeto (s=0; p=1; d=2; f=3 ...); questo numero definisce la conformazione spaziale dell'orbitale. Il terzo numero, detto quantico magnetico, varia da -l a +l, ci da informazioni riguardo il comportamento degli elettroni sotto l'influenza di un campo magnetico. L'ultimo numero, detto di spin, assume solo valori uguali a +-1/2; in uno stesso orbitale gli elettroni hanno spin antiaparallelo.

Fonti:

• http://www.firstonline.info/a/2011/08/03/la-cina-alla-guerra-delle-terre-rare/a7e5a376-e8de-4922-bc84-6b427eafc082
• http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/rare_earths/
• http://it.wikipedia.org/wiki/Terre_rare
• http://en.wikipedia.org/wiki/Rare_earth_element
• National Geographic - Giugno 2011 p.100-109