TERRE RARE

TERRE RARE (XXXIII, p. 651; App. II, 11, p. 991)

RARE La presenza di elementi delle t. r. tra i prodotti di fissione dei reattori nucleari, il problema della loro separazione, la necessità di studiare le loro proprietà dal punto di vista nucleare costituiscono i motivi principali che hanno determinato l'intensificarsi delle ricerche su tali elementi in questi ultimi anni. La separazione delle t. r. ha sempre rappresentato un problema irto di difficoltà; infatti benché le proprietà del lantanio e del lutezio, rispettivamente primo ed ultimo termine della serie in ordine di numero atomico, siano molto diverse, le proprietà di due elementi contigui variano generalmente di poco e perciò alla separazione con i metodi normali si comportano come un unico elemento.

I progressi maggiori nel campo della separazione sono stati ottenuti mediante l'impiego delle resine scambiatrici di ioni con l'aiuto di eluenti complessanti organici. Questo metodo trova impiego particolarmente nell'ultima fase della separazione cioè la purificazione. La disponibilità di composti delle t. r. ad alto grado di concentrazione, ha portato allo sviluppo di tecniche metallurgiche capaci di consentire la preparazione di metalli delle terre rare ad elevato grado di purezza. I processi metallurgici di applicazione industriale sono basati sull'elettrolisi di cloruri fusi; in laboratorio sono anche impiegati processi di spostamento con metalli più elettropositivi (calcio, magnesio, ecc.) e processi di distillazione. L'elettrolisi di cloruri fusi è effettuata in crogioli di ghisa o di acciaio che fungono da catodo. L'anodo è costituito da carbone, generalmente coke di petrolio. La tensione tra gli elettrodi è di circa 10 V, l'intensità di corrente dell'ordine del migliaio di A e la densità di corrente poco elevata. La composizione dei metalli delle t. r. utilizzati commercialmente è mostrata nella tab. 1.

Il metallo depositato può essere successivamente sottoposto ad un processo di affinazione termica sotto vuoto per eliminare le impurezze provenienti da contaminazioni introdotte durante le precedenti lavorazioni. Per ottenere metalli puri al processo di affinazione si fa seguire una purificazione per distillazione.

I metalli del gruppo cerico sono malleabili e duttili; con l'unica eccezione del samario, presentano due strutture, una cubica a facce centrate e l'altra esagonale compatta. Il punto di fusione aumenta con il numero atomico e lo stesso comportamento presenta la tensione di vapore. Pertanto il lantanio che fonde alla temperatura più bassa è quello che volatizza meno; la sua temperatura di distillazione è superiore a quella del ferro. Le terre ceriche comprendono metalli paramagnetici che seguono la legge di Curie-Weiss; il lantanio possiede debole suscettività magnetica.

I metalli del gruppo dell'ittrio, con la sola eccezione dell'itterbio, sono più duri di vuelli del gruppo del cerio, presentano generalmente una sola delle strutture; cubica a corpo centrato, cubica a facce centrate o esagonale. Il punto di fusione cresce con il numero atomico dell'elemento ad eccezione dell'itterbio che ha la fusibilità del lantanio. Il disprosio, il gadolinio, l'ittrio e lo scandio sono distillabili al punto di fusione.

Gli elementi delle t. r. ed alcuni loro composti trovano applicazione nell'industria vetraria e ceramica, nella preparazione di ghise ed acciai speciali, nella fabbricazione degli elettrodi di carbone per l'arco elettrico intenso, per migliorare la durata di leghe per resistenze elettriche, nell'analisi volumetrica e potenziometrica (cerimetria), in elettronica per preparare ferriti (fra questi composti presenta speciale interesse il ferrito di ittrio per la sua marcata risonanza magnetica nel campo delle alte frequenze), come catalizzatori ecc.

Molti isotopi radioattivi (¹⁵⁴Eu, ¹⁷⁰Ce e ¹⁷⁰Tm) sono impiegati come sorgenti di raggi; il samario, il gadolinio e l'europio, in particolare quest'ultimo, possono presentare interesse come elementi moderatori nei reattori nucleari. Possibili impieghi di radioisotopi sono anche previsti nella terapia dei tumori.

Bibl.: H. E. Kremers, in R. E. Kirk e D. F. Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, XI, New York 1953; P. Pascal, Nouveau Traité de Chimie Minérale, VII (1° e 2°), Parigi 1959.