Che cosa sono le Terre Rare e quali elementi si definiscono tali

Le terre rare rappresentano un gruppo di elementi chimici che si distinguono per le loro proprietà uniche e sono fondamentali in numerosi campi tecnologici avanzati.

Questo gruppo è costituito da 17 elementi: 15 appartengono alla serie dei lantanidi nella tavola periodica e sono scandio e ittrio.

Gli elementi dei lantanidi includono:

1. Lantanio (La):Utilizzato in batterie al nichel-metallo idruro, lenti per fotocamere e telescopi.
2. Cerio (Ce): Impiegato come catalizzatore per la riduzione delle emissioni dei veicoli e in vetreria.
3. Praseodimio (Pr): Usato in magneti, per colorare vetri e in alcune leghe metalliche.
4. Neodimio (Nd): Fondamentale nella produzione di magneti permanenti potenti, utilizzati in hard disk, auricolari e motori elettrici.
5. Prometio (Pm): Impiegato in alcune tipologie di batterie e come sorgente di radiazioni in strumenti di misura.
6. Samario (Sm): Utilizzato in magneti permanenti che resistono a variazioni di temperatura e in trattamenti per il cancro.
7. Europio (Eu):Importante per la sua luminescenza, utilizzato in schermi di televisori e lampade fluorescenti.
8. Gadolinio (Gd): Applicato in tecnologie di imaging a risonanza magnetica (MRI) e in alcuni tipi di reattori nucleari.
9. Terbio (Tb): Usato in dispositivi come lampade a basso consumo e in tecnologia di visualizzazione.
10. Disprosio (Dy): Importante nei magneti permanenti e in tecnologie dove è richiesta una resistenza alle alte temperature.
11. Olmio (Ho): Utilizzato in apparecchiature laser e in trattamenti medici.
12. Erbio (Er): Impiegato in apparecchiature laser e come additivo per vetro.
13. Tulio (Tm): Applicato in alcuni laser e apparecchiature radiografiche portatili.
14. Itterbio (Yb): Utilizzato in processi di produzione di acciaio inossidabile e in laser.
15. Lutezio (Lu): Impiegato in applicazioni mediche e in catalizzatori per la raffinazione del petrolio.

In aggiunta a questi, Scandio (Sc) e Ittrio (Y) sono frequentemente raggruppati con i lantanidi a causa delle loro simili proprietà chimiche. Sebbene non siano lantanidi, condividono affinità geologiche e sono spesso presenti nelle stesse risorse minerarie.

Questi elementi sono noti per le loro caratteristiche magnetiche, elettrochimiche, catalitiche e luminescenti, rendendoli insostituibili in numerose applicazioni moderne. Dai dispositivi elettronici alle tecnologie pulite, dall'industria aerospaziale alla medicina, le terre rare sono componenti chiave che guidano l'innovazione tecnologica.

Nonostante il termine "rare", la maggior parte di questi elementi è relativamente abbondante nella crosta terrestre.

Tuttavia, la loro estrazione e raffinazione sono complesse e costose, poiché tendono a essere dispersi e non si trovano in grandi depositi concentrati. Questo rende la loro produzione e il loro approvvigionamento particolarmente vulnerabili a questioni geopolitiche, con importanti implicazioni per la sicurezza nazionale e l'economia globale.

Il litio è una “Terra rara”?

No, il litio non è considerato una terra rara.

Il litio è un elemento chimico con il simbolo Li e numero atomico 3. Appartiene al gruppo degli alcalini nella tavola periodica, non al gruppo delle terre rare. Le terre rare come abbiamo visto comprendono gli elementi del gruppo dei lantanidi, oltre a scandio e ittrio, che hanno proprietà chimiche simili.

Il litio, invece, è noto per le sue applicazioni nelle batterie agli ioni di litio, utilizzate in una vasta gamma di dispositivi elettronici, veicoli elettrici e sistemi di stoccaggio di energia. Sebbene il litio condivida l'importanza strategica e alcune sfide di approvvigionamento con le terre rare, dal punto di vista chimico e classificativo appartiene a un gruppo differente di elementi.

Gli smartphone utilizzano una varietà di terre rare e altri metalli speciali nei loro componenti. Questi materiali sono fondamentali per le performance e la funzionalità di questi dispositivi. Ecco alcune delle terre rare comunemente impiegate:
1. Neodimio: Usato nei magneti permanenti per altoparlanti, microfoni e motori di vibrazione.
2. Praseodimio: Anch'esso utilizzato nei magneti, spesso in combinazione con il neodimio.
3. Disprosio: Aggiunto ai magneti al neodimio per migliorare la resistenza alle alte temperature.
4. Terbio e Europio: Utilizzati in alcuni tipi di schermi a cristalli liquidi (LCD) per i colori e la luminosità.
5. Lantanio: Impiegato in lenti di fotocamere e vetri speciali, grazie alla sua elevata rifrattività.
6. Yttrio e Gadolinio: Utilizzati in alcuni tipi di display per migliorare la qualità dell'immagine.
Oltre alle terre rare, gli smartphone fanno uso di altri metalli importanti come il litio nelle batterie, il cobalto e il nichel nelle batterie e in altre parti, il tantalio nei condensatori e l'oro, l'argento e il rame in varie componenti elettriche. 

Chi estrae e produce i prodotti raffinati delle terre rare

Nel 2023, la Cina è il leader mondiale nella produzione di terre rare, dominando il mercato con circa il 70% della produzione globale. Seguono gli Stati Uniti con il 14% e l'Australia con il 4%.

La predominanza della Cina nel settore riflette la sua posizione consolidata nella catena di approvvigionamento globale delle terre rare, un fattore che ha significative implicazioni geopolitiche e commerciali.

Queste statistiche mostrano come la produzione di terre rare sia fortemente concentrata in pochi paesi, il che può influenzare la disponibilità e i prezzi di questi elementi critici a livello internazionale.

Chi ha scoperto le terre rare

Le terre rare furono scoperte e studiate inizialmente nel tardo XVIII e nel XIX secolo. Questi elementi furono identificati e isolati da vari chimici che lavoravano indipendentemente.

Ecco alcuni dei principali scopritori:

• Carl Axel Arrhenius: Nel 1787, il chimico svedese scoprì un minerale nero che chiamò "ytterbite" (in seguito ribattezzato gadolinite) vicino al villaggio di Ytterby, in Svezia. Questa scoperta portò all'isolamento di diversi elementi delle terre rare.
• Johan Gadolin: Nel 1794, questo chimico finlandese isolò l'ossido di ittrio dalla gadolinite, identificando per la prima volta un elemento delle terre rare.
• Carl Gustaf Mosander: Negli anni 1830-1840, questo chimico svedese scoprì lantanio, erbium e terbio, separandoli da minerali contenenti ittrio.
• Martin Heinrich Klaproth e Jean Charles Galissard de Marignac: Nel 19° secolo, furono fatti altri importanti contributi alla scoperta degli elementi delle terre rare, tra cui la scoperta di cerio e itterbio, rispettivamente, da parte di questi due chimici.

Le caratteristiche uniche delle terre rare, come le loro proprietà luminescenti, magnetiche e catalitiche, furono scoperte e comprese gradualmente durante il XIX e l'inizio del XX secolo, grazie al lavoro di numerosi chimici e fisici. Queste ricerche hanno gettato le basi per le moderne applicazioni tecnologiche degli elementi delle terre rare.