1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||
1 | H | Hey | |||||||||||||||||
2 | Li | Essere | B | VS | NON | oh | F | Nato | |||||||||||
3 | N / A | Mg | Al | sì | P | S | Cl | Ar | |||||||||||
4 | K | è | Sc | Ti | V | Cr | mn | Fe | Co | O | Cu | Zn | Ga | Ge | Asso | Vedi | Br | Kr | |
5 | Rb | Sr | sì | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | Nel | Sn | Sb | voi | io | Xe | |
6 | Cs | Ba |
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Leggere | HF | Il tuo | W | Ri | osso | Ir | Pt | A | Hg | Tl | Pb | Bi | po | A | Rn |
7 | Fr | RA |
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Lr | Rf | Db | Sg | bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | fl | Mc | Lv | Ts | Og |
↓ | |||||||||||||||||||
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Il | Questo | prima | Nd | Pm | Sm | Aveva | Gd | Tb | Dy | come | Er | Tm | Yb | |||||
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AC | questo | papà | tu | Np | Poteva | Am | Cm | Bk | Cf | È | Fm | Md | No |
Le terre rare sono un gruppo di metalli con proprietà simili tra cui lo scandio 21 Sc, l' ittrio 39 Y e i quindici lantanidi .
Questi metalli sono, contrariamente a quanto suggerisce il loro nome, abbastanza diffusi nella crosta terrestre , come alcuni metalli comuni. L'abbondanza di cerio è quindi di circa 48 ppm , mentre quella di tulio e lutezio è solo di 0,5 ppm . In forma elementare, le terre rare hanno un aspetto metallico e sono piuttosto morbide, malleabili e duttili . Questi elementi sono chimicamente abbastanza reattivi, specialmente alle alte temperature o quando sono finemente divisi.
Le loro proprietà elettromagnetiche derivano dalla loro configurazione elettronica con riempimento progressivo del sottostrato 4f, all'origine del fenomeno chiamato contrazione dei lantanidi .
Fu solo con il Progetto Manhattan , negli anni '40, che le terre rare furono purificate a livello industriale, e negli anni '70 perché una di esse, l' ittrio , trovasse applicazione di massa nella produzione di fosfori da tubi a raggi catodici usati nel colore televisione . Dal punto di vista dell'economia mondiale , le terre rare sono ormai una delle materie prime strategiche .
La tabella seguente fornisce il numero atomico , il simbolo, il nome, l'etimologia e gli usi delle 17 terre rare.
Il nome di una terra rara deriva a seconda dei casi:
Z | Simbolo | Nome | Etimologia | Usi |
---|---|---|---|---|
21 | Sc | Scandio | dal latino Scandia ( Scandinavia ). | Leghe leggere alluminio-scandio : aeronautica militare; additivo (ScI 2 ) nelle lampade ad alogenuri metallici ; 46 Sc: tracciante radioattivo nelle raffinerie. |
39 | sì | Ittrio | dal villaggio di Ytterby , in Svezia, dove è stato scoperto il primo minerale di terre rare. | Laser: Granato di ittrio alluminio (YAG) drogato con lantanidi (Nd, Ho, Er, Tm, Yb); vanadato YVO 4 drogato con Eu: fosfori rossi (TV), drogato con Nd: laser, drogato con Ce 3+ : GaN LED; lampadine fluorescenti compatte; ossido misto di bario, rame e ittrio (YBCO): superconduttori ad alta temperatura ; Zirconia cubica stabilizzata con ittrio (YSZ): ceramica conduttiva refrattaria; granato di ferro e ittrio (YIG): filtri per microonde ; candele ; 90 anni : trattamento del cancro. |
57 | Il | Lantanio | dal greco λανθάνειν, "nascosto". | batterie al nichel-idruro metallico ; vetri ad alto indice di rifrazione ea bassa dispersione ; laser (YLaF); occhiali al fluoro; stoccaggio dell'idrogeno. |
58 | Questo | Cerio | del pianeta nano Cerere , dal nome della dea romana dell'agricoltura. | Agente chimico ossidante ; polvere per lucidare il vetro (CeO 2); colorante giallo per vetri e ceramiche; scolorimento del vetro; catalizzatori: rivestimenti dei forni autopulenti, cracking di idrocarburi, tubi di scarico; YAG drogato con Ce: fosforo giallo-verde per diodi emettitori di luce ; Maniche a incandescenza . |
59 | prima | praseodimio | dal greco πράσινος, "verde pallido", e δίδυμος, "gemello". | Magneti permanenti (alleati a Nd); amplificatori in fibra ; coloranti per vetri (verde) e ceramica (giallo); occhiali da saldatore (alleati a Nd). |
60 | Nd | Neodimio | dal greco νεο-, "nuovo" e δίδυμος, "gemello". | Magneti permanenti (turbine eoliche; piccole centrali idroelettriche; auto ibride); laser YAG ; colorante viola per bicchieri e ceramiche; condensatori ceramici ; occhiali da saldatore (alleati a Pr). |
61 | Pm | promezio | del Titano Prometeo , che portò il fuoco ai mortali. | Potenziali applicazioni di 147 Pm: vernici luminose, batterie nucleari, fonte di energia per sonda spaziale. |
62 | Sm | Samario | L'ingegnere minerario russo Vasily Samarsky-Bykhovets. | Magneti permanenti (SmCo 5 ); laser a raggi X ; catalizzatori; cattura di neutroni ; maser ; 153 Sm: radioterapia . |
63 | Aveva | europio | dal continente europeo . | Fosfori rosso (Eu 3+ ) e blu (Eu 2+ ): CFL , schermi intensificatori per raggi X, TV; laser ; cripte: sonde biologiche per trasferimento di energia tra molecole fluorescenti ; barre di controllo (reattori nucleari). |
64 | Gd | gadolinio | di Johan Gadolin , scopritore dell'ittrio nel 1794. | laser ; cattura di neutroni : reattori nucleari; agente di contrasto in risonanza magnetica ; Fosfori verdi; schermi intensificatori per raggi X; additivo per acciaio. |
65 | Tb | Terbio | dal villaggio di Ytterby, Svezia. | Fosfori verdi: lampade fluorescenti compatte , schermi intensificatori per raggi X, TV; laser ; criptati (vedi Eu); Terfenolo-D ( Tb 0.3 Dy 0.7 Fe 1.9 ): magnetostrizione , trasduttori . |
66 | Dy | disprosio | dal greco δυσπρόσιτος, "difficile da ottenere". | Magneti permanenti ; lampade ad alogenuri metallici ; dischi rigidi ; laser ; Terfenolo-D (vedi Tb). |
67 | come | Olmio | dal latino Holmia (forma latinizzata di Stoccolma ). | laser chirurgici a infrarossi ; colorante rosa per occhiali; standard di calibrazione spettrofotometrica ; Magneti permanenti . |
68 | Er | Erbio | dal villaggio di Ytterby (Svezia). | Laser a infrarossi (odontoiatria); amplificatori in fibra ; colorante rosa per bicchieri e ceramiche. |
69 | Tm | Tulio | dalla mitologica terra del Nord, Thule . | Fosfori blu per schermi intensificatori di raggi X; superconduttori ad alta temperatura; laser YAG a infrarossi ; 170 Tm: brachiterapia , radiografia portatile. |
70 | Yb | Itterbio | dal villaggio di Ytterby (Svezia). | laser nel vicino infrarosso; orologio atomico ; acciaio inossidabile ; 169 Yb: radiografia portatile . |
71 | Leggere | Lutecio | de Lutèce (antico nome di Parigi ). | Rivelatori per tomografia ad emissione di positroni ; tantalare LuTaO 4 ospite di fosfori per elettroni e raggi X. |
I metalli non separati dalle terre rare, o mischmetal , hanno usi aggiuntivi:
Scoperte di terre rare. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Schemi di scoperte di terre rare. Le date tra parentesi sono le date degli annunci delle scoperte. I rami rappresentano le separazioni degli elementi da uno vecchio (uno dei nuovi elementi mantenendo il nome del vecchio, ad eccezione del didyma). |
L'avventura iniziò nel 1787 quando un mineralogista svedese dilettante, luogotenente d'artiglieria della sua condizione, Carl Axel Arrhenius , visitò il feldspato di carriera di Ytterby e scoprì un minerale nero che chiamò "ytterbite" : viene quindi identificato un nuovo ossido che prenderà il nome di ittrio e ittrio per l' elemento che gli corrisponde. Nel 1803, il cerio fu identificato in modo indipendente in Germania da Martin Heinrich Klaproth e in Svezia da Jöns Jacob Berzelius e Wilhelm Hisinger .
Il loro nome di terre rare deriva dal fatto che essi sono stati scoperti alla fine del XVIII E secolo e all'inizio del XIX E secolo nei minerali (da cui il nome di "terre", utilizzate al momento in francese, la lingua del commercio internazionale, per gli ossidi refrattari al fuoco) poco comuni all'epoca e lo sfruttamento commerciale reso complicato dal fatto che questi minerali erano dispersi e le terre difficili da separare tra loro: "terre rare" significava quindi "minerali rari". Tuttavia, a causa delle loro geochimiche proprietà , sono molto irregolarmente distribuite sulla Terra superficie , il più delle volte al di sotto delle concentrazioni che rendono la sua estrazione economicamente sostenibile.
Poiché le terre rare hanno proprietà chimiche molto simili, si trovano mescolate nello stesso minerale ed è difficile separarle. Con tecniche di separazione cristallizzazione frazionata sono sviluppati da Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran o Georges Urbain all'inizio del XIX ° secolo. La chimica delle terre rare è da allora una tradizione francese: a livello di ricerca, un laboratorio di terre rare è stato fondato da Urbain negli anni '30 presso la Scuola Nazionale di Chimica di Parigi e rilevato da due suoi ex studenti, Paul Job e Félix Trombe , poi un secondo laboratorio presso la Scuola Superiore di Fisica e Chimica Industriale della città di Parigi , rilevato e diretto da uno dei suoi studenti, Georges Champetier ; a livello industriale, lo stabilimento di La Rochelle del gruppo Rhodia è stato il più grande impianto di separazione delle terre rare.
La Rare Earth Chemicals Company è stata fondata nel 1919 da Georges Urbain con il sostegno finanziario del gruppo Worms; crea un impianto di lavorazione della monazite a Serquigny . Questa fabbrica è stata distrutta dai bombardamenti durante la seconda guerra mondiale. Nel 1948, la Société des Terre Rare crea uno stabilimento a La Rochelle che diventa poi la fabbrica Rhodia-Terres Rare. L'azienda di terre rare produce nitrato di torio negli anni 1910-1950 . Nell'ambito dell'operazione Alsos , le squadre di Samuel Goudsmit hanno perquisito i locali della Société des Terres Rares a Parigi, dove hanno trovato documenti che attestano il trasferimento del torio in Germania. Dagli anni '70, le terre rare sono di uso comune nell'industria.
Due minerali rappresentano la maggior parte delle riserve mondiali di terre rare:
I seguenti minerali a volte contengono abbastanza come elementi minori o in minerali associati:
A lungo utilizzate in pietre più leggere (lavoro di Carl Auer von Welsbach su una lega di terre rare , mischmetal ), le terre rare sono difficili da estrarre e devono aspettare che il Progetto Manhattan venga prodotto in grandi quantità, il chimico canadese Frank Spedding (it) sviluppa la separazione tecniche a scambio ionico su resine che consentono di ottenere terre rare allo stato puro.
A causa dei loro molteplici usi, spesso in campi ad alta tecnologia con una dimensione strategica, le terre rare sono oggetto di comunicazione limitata da parte degli Stati, per cui le statistiche macroeconomiche su di esse rimangono molto incomplete. Le riserve mondiali di ossidi di terre rare sono state stimate dallo United States Institute of Geological Studies ( Stati Uniti ) a 120 milioni di tonnellate alla fine del 2018, il 37% detenuto dalla Cina , davanti a Brasile (18%), Vietnam (18%). Russia (10%), India (6%), Australia (2,8%), Stati Uniti (1,2%), ecc. . La Cina stima di possedere solo il 30% delle riserve mondiali di terre rare, sebbene fornisca il 90% del fabbisogno dell'industria e stia studiando tecniche per riciclare queste terre rare nei rifiuti elettronici. La produzione mondiale di ossidi di terre rare della Cina è stata di circa 120.000 t nel 2018 su una produzione mondiale di 170.000 t , ovvero oltre il 70% del totale mondiale; il secondo produttore australiano , non estratte che 20 000 t (12%), gli Stati Uniti 15 000 t (9%), Myanmar 5000 t (3%), Russia 2600 t (1 , 5%), ecc. .
Secondo il quotidiano Liberté-Algérie, l'Algeria contiene nel suo seminterrato il 20% delle riserve mondiali di terre rare.
Riserva potenzialeLe riserve di terre rare sono difficili da valutare. Nelluglio 2011, gli scienziati giapponesi hanno annunciato di aver scoperto una nuova riserva di terre rare nelle acque internazionali del Pacifico (1.850 chilometri a sud-est di Tokyo), che potrebbe portare l'attuale livello di riserva noto a circa 100 miliardi di tonnellate, distribuite su 78 siti a una profondità di 3.500 fino a 6.000 metri . Sebbene questa scoperta sia interessante data la crescente domanda di questi materiali, l'estrazione mineraria pone notevoli problemi ambientali e potrebbe iniziare solo intorno al 2023 .
Nel giugno 2012 , una prima spedizione ha studiato i fondali dell'isola Minamitori , guidata da JAMSTEC (en) .
Nel gennaio 2013 è seguita una seconda spedizione. Nelmarzo 2013, i ricercatori annunciano che campioni di sedimenti fangosi prelevati a 5.800 metri di profondità mostrano una concentrazione di terre rare da venti a trenta volte superiore a quella delle miniere cinesi.
Ad aprile 2018 , sulla rivista Nature , stimano che questi depositi rappresentino oltre 2.500 km 2 circa 16 milioni di tonnellate di terre rare, a una profondità di oltre 5.000 metri; oltre 2.499 km 2 , il fondo conterrebbe più di 16 milioni di tonnellate di ossidi di terre rare, o 780 anni di fornitura mondiale di ittrio , 620 anni per europio , 420 anni per terbio e 730 anni per disprosio secondo una pubblicazione diaprile 2018sulla rivista Scientific Reports .
Fino al 1948, la maggior parte delle fonti di terre rare proveniva da depositi di sabbia in India e Brasile . Durante gli anni '50, il Sudafrica divenne il principale produttore dopo la scoperta di immense vene di terre rare (sotto forma di monazite) a Steenkampskraal.
A causa delle conseguenze ambientali dell'estrazione e della raffinazione delle terre rare, la maggior parte delle operazioni è stata chiusa, soprattutto nei paesi sviluppati.
Secondo l'US Geological Survey, delle 170.000 tonnellate prodotte nel 2018, il 70,6% (120.000 tonnellate) è stato prodotto dalla Cina. Gli altri produttori - Australia (20.000 tonnellate) e Stati Uniti (15.000 tonnellate - sono molto indietro. La Cina ha il 37% delle riserve mondiali).
Per stabilire il suo controllo su questi minerali strategici, Pechino sta attuando una politica industriale a lungo termine e sta lavorando per scuotere il grande gioco geopolitico globale.
Dall'inizio degli anni 2000, le miniere indiane e brasiliane hanno ancora prodotto alcuni concentrati di terre rare, ma sono state superate dalla produzione cinese che, all'inizio degli anni 2010, ha fornito il 95% della fornitura di terre rare. Gli Stati Uniti e l'Australia hanno grandi riserve (rispettivamente 15% e 5%), ma hanno smesso di estrarle a causa dei prezzi molto competitivi della Cina e delle preoccupazioni ambientali.
Questa preponderanza preoccupa i paesi occidentali, che cercano di diversificare la propria offerta, soprattutto da quando la Cina ha annunciato la 1 ° settembre 2009vuole ridurre le sue quote di esportazione a 35.000 tonnellate all'anno (su una produzione di 110.000 tonnellate) a partire dal 2010. La motivazione che giustifica questa decisione riguarda il desiderio di preservare le risorse scarse e l'ambiente. Il ministero del Commercio cinese, infatti, ha recentemente affermato che le riserve di terre rare del Paese sono diminuite del 37% tra il 1996 e il 2003. Ma queste misure mirano principalmente a soddisfare la sua domanda interna, in forte crescita. Dal 2006 al 2010, la Cina ha ridotto le sue quote di esportazione dal 5% al 10% all'anno e la produzione è stata limitata per paura che le sue riserve si esaurissero entro quindici anni.
L'intera gamma di terre rare è estratta dalla Cina principalmente nella Mongolia interna , come il deposito di Bayan Obo , nel distretto minerario di Baiyun . Terre rare si trovano anche sull'altopiano tibetano . Le miniere illegali sono molto diffuse nelle campagne cinesi e spesso legate all'inquinamento delle acque circostanti. La Cina annuncia che ridurrà le sue esportazioni e la produzione di terre rare del 10% per il 2011 per “questioni ambientali”. Dopo una denuncia presentata da Unione Europea, Stati Uniti e Messico alla fine del 2009, l'OMC condanna il7 luglio 2011 La Cina mette fine alle quote per le terre rare.
L'impatto dell'estrazione di terre rare sull'ambiente ha importanti conseguenze sociali in Cina e il governo sta cercando di rendere il suo monopolio più redditizio per bilanciare gli effetti negativi e mettere in atto processi costosi per ridurre l'impatto ambientale. Pechino ha introdotto quote severe dal 2005 e ha ridotto le sue esportazioni dal 5 al 10% all'anno. Ufficialmente, in Cina i benefici finanziari legati allo sfruttamento delle terre rare non coprono il costo del disastro ecologico: “Quello che colpisce è che questa cifra ha superato di gran lunga i profitti dell'estrazione delle terre rare. Alla fine del 2011, le 51 imprese del settore della provincia di Jiangxi hanno realizzato un utile di 6,4 miliardi di yuan , posizionandosi al primo posto nel settore nazionale. Il profitto, tuttavia, deriva dall'aumento di quattro volte del prezzo di vendita dei loro prodotti negli ultimi anni. E secondo i rapporti annuali del settore delle terre rare, le tredici società quotate del settore, tra cui l'acciaieria di Baotou, hanno registrato un profitto totale di 6,075 miliardi di yuan nel 2011, più del raddoppio dell'utile del 2010. (2,438 miliardi di euro) yuan). Ma questo resta incomparabile con il costo necessario per coprire il trattamento dell'inquinamento settoriale” .
Il 13 marzo 2012, Stati Uniti, Unione Europea e Giappone hanno presentato una denuncia all'Organizzazione mondiale del commercio (OMC) per le restrizioni imposte dalla Cina all'esportazione di 17 terre rare.
La Cina ha terminato le sue quote di esportazione di terre rare all'inizio del 2015; queste quote saranno sostituite da un sistema di licenze che sarà necessario ai produttori cinesi per vendere all'estero. Le autorità cinesi hanno anche detto inmarzo 2014, secondo Reuters , che il Paese non voleva più assumersi il costo ecologico legato alla produzione altamente inquinante della stragrande maggioranza delle terre rare nel mondo.
Nel maggio 2019, nel bel mezzo dell'escalation del conflitto commerciale sino-statunitense , la Cina minaccia di tagliare l'offerta statunitense di terre rare, risorsa cruciale per molti settori: magneti, televisori, batterie per telefoni cellulari e veicoli elettrici, lampadine a basso consumo consumi , convertitori catalitici , turbine eoliche, ecc. La Cina controlla il 90% della produzione mondiale e rappresenta l'80% delle importazioni negli Stati Uniti; non solo fornisce più del 70% della stessa produzione mondiale di terre rare, ma un consorzio guidato dal gruppo cinese Shenghe nel 2017 si è impadronito della miniera di Mountain Pass , l'unico grande giacimento americano di terre rare, dopo il fallimento della Operatore americano Molycorp.
La miniera di Mountain Pass, nel deserto californiano, è stata riaperta nel 2017, quando MP Materials ha acquistato il sito, aiutata da fondi di investimento e da alcuni aiuti del governo degli Stati Uniti. La concentrazione di terre rare è eccezionalmente alta: dal 7 all'8%, quando non supera il 2% in Cina. Queste terre contengono in particolare neodimio e praseodimio , essenziali nella fabbricazione delle batterie elettriche. La miniera ha prodotto 38.500 tonnellate nel 2020, oltre il 15% della produzione mondiale. MP Materials sta entrando nella seconda fase del suo sviluppo: la separazione dei metalli, attualmente effettuata in Cina, per la cui delocalizzazione investirà 200 milioni di dollari; la terza fase, dal 2025, sarà la produzione dei magneti. Shenghe, società cinese in parte controllata dallo Stato, possiede poco meno del 10% del capitale.
L'impennata dei prezzi delle terre rare nel 2011 (ad esempio il prezzo del disprosio è stato moltiplicato per sei, quello del terbio per nove) e il quasi monopolio cinese ha portato diversi paesi a rilanciare l'esplorazione. Nel 2011 sono stati identificati più di 312 progetti di esplorazione di giacimenti di terre rare sul pianeta, coinvolgendo più di 202 aziende di dimensioni molto diverse in ben 34 paesi. Si sta valutando la riapertura della miniera sudafricana. Sono in corso di valutazione anche alcuni giacimenti canadesi (Hoidas Lake), vietnamiti , australiani e russi . Nel 2013, la società australiana Lynas ha aperto una miniera in Malesia , la più grande terra rara al di fuori della Cina. La miniera di Mountain Pass in California è stata riaperta dopo una chiusura decennale e dopo investimenti per 1,25 miliardi di dollari. In definitiva, questi due siti dovrebbero rappresentare il 25% della produzione globale. Questo aumento dei prezzi ha anche portato i paesi consumatori a implementare un migliore riciclaggio dei prodotti fabbricati. Il Giappone fa quindi molto affidamento sul recupero delle terre rare per alimentare la sua industria nazionale. In Francia, Solvay ha aperto nel 2012 vicino a Lione un'unità per il recupero di sei terre rare contenute in lampadine usate a basso consumo. I produttori hanno anche cercato di ridurre la quantità di terre rare necessarie per la loro produzione. Nei magneti per i motori dei suoi veicoli elettrici, ad esempio, Nissan ha ridotto del 40% la quantità richiesta di disprosio.
Nel 2012 la Cina ha quindi esportato solo 12.000 tonnellate di terre rare contro le 70.000 tonnellate del 2003.
All'inizio del 2015 solo due giacimenti sono stati sfruttati al di fuori della Cina, uno in Western Australia, Mount Weld, l'altro, Mountain Pass, in California. Sono in corso di sviluppo una cinquantina di progetti, metà dei quali a buon punto, in particolare in Canada, Australia, Stati Uniti e Groenlandia (a Kvanefjeld ). Entro il 2020, circa 20 aziende saranno in linea di principio in grado di produrre terre rare al di fuori della Cina, per costi di sviluppo pari a circa 12 miliardi di dollari, secondo Bloomberg , mentre il mercato degli ossidi di terre rare nella sua totalità è valutato 3,8 miliardi di dollari nel 2014. Il progetto di Norra Kärr in Svezia, uno dei pochi in Europa, è molto atteso dal mercato europeo, perché può produrre una quantità di disprosio , una terra rara che è diventata sempre più difficile da ottenere per i produttori, che stanno cercando di ridurre il suo utilizzo; è utilizzato nella fabbricazione di magneti permanenti utilizzati ad esempio nelle turbine eoliche; si trova anche nei reattori nucleari. China Minmetals , uno dei tre giganti cinesi delle terre rare, ha dichiarato inottobre 2014al South China Morning Post che la quota di mercato del Paese nel settore potrebbe scendere al 65%.
L'estrazione e la raffinazione delle terre rare portano al rilascio di molti elementi tossici: metalli pesanti , acido solforico ed elementi radioattivi ( uranio e torio ). "Bisogna iniettare sette o otto tonnellate di solfato di ammonio nel terreno per estrarre una tonnellata di ossido, questi liquidi tossici rimarranno a lungo e le conseguenze sarebbero spaventose se le falde acquifere fossero inquinate", ha affermato il viceministro . Industria cinese e tecnologia dell'informazione Su Bo. A Baotou , il più grande sito produttivo della Cina, gli effluenti tossici sono stoccati in un lago artificiale di 10 km 3 , le cui esondazioni vengono scaricate nel Fiume Giallo .
A questo inquinamento si aggiunge la radioattività. Misurato nei villaggi della Mongolia interna vicino a Baotou, lì è 32 volte normale (a Chernobyl è 14 volte normale). Il lavoro svolto nel 2006 dalle autorità locali ha mostrato che i livelli di torio nel suolo di Dalahai erano 36 volte superiori rispetto ad altri luoghi di Baotou.
Di conseguenza, il bestiame intorno ai siti di estrazione muore, i raccolti falliscono e la popolazione soffre di cancro. Secondo la mappa dei “villaggi del cancro” in Cina, la mortalità per cancro è del 70%. Questi sono tumori del pancreas , dei polmoni e della leucemia . Sessantasei abitanti del villaggio di Dalahai sono morti di cancro tra il 1993 e il 2005.
Questo inquinamento è stato denunciato nel 2011 in un rapporto di Jamie Choi, allora capo di Greenpeace China.
Gli effetti ecotossicologici e tossicologici delle forme solubili delle terre rare sono stati studiati relativamente poco, ma secondo i dati disponibili:
Molti di questi elementi hanno proprietà uniche che li rendono utili in molte applicazioni: ottiche (colorazione di vetro e ceramica, televisione a colori, illuminazione fluorescente, radiografia medica), chimiche e strutturali (cracking del petrolio, convertitori catalitici), meccaniche (la loro durezza associata a una reazione chimica facilita la lucidatura del vetro in ottica avanzata), magnetiche [proprietà eccezionali che consentono loro, in lega con altri metalli, la miniaturizzazione di magneti ad alte prestazioni, utilizzati in alcune turbine eoliche offshore , telefonia (in particolare telefoni cellulari ), elettrodomestici ]; e l'uso di terre rare è aumentato rispetto alla fine del XX ° secolo. Dagli anni '70 il loro uso si è diffuso nell'industria, fino a divenire indispensabile in alcuni campi.
Inoltre, le terre rare sono utilizzate per la crescita verde , in economia.
Nel 2012 le quote cinesi per l'esportazione di terre rare minacciano l'offerta di industrie high-tech in Europa o in America (quote denunciate davanti all'OMC che deve pronunciarsi in materia). Le aziende che si presentano come provenienti dal campo delle (eco)tecnologie che necessitano di scandio, ittrio e lantanidi hanno incoraggiato i produttori ad aprire unità di riciclaggio , anche in Francia con Récylum per recuperare in lampade fluorescenti compatte a fine vita in particolare di lantanio , cerio, e soprattutto di ittrio, europio, terbio e gadolinio che ora sono preziosi. Per fare questo, Rhodia ha aperto un'unità di recupero della polvere della lampada bianca a Saint-Fons , nonché un'unità di recupero / ritrattamento a La Rochelle . I due siti sono stati chiusi a fine 2016 per mancanza di redditività. Un cluster di competitività, TEAM2 con sede a Pas-de-Calais , è specializzato nel riciclaggio di queste terre rare.
Il riciclo delle terre rare (molto complesso nel caso delle leghe ) ha un costo superiore al loro valore nel 2018. Il prezzo dei metalli rari riciclati potrebbe essere competitivo se i prezzi delle materie prime stesse fossero elevati, ma dalla fine del 2014 sono bassi.
Complessivamente il riciclo delle terre rare è ancora poco sviluppato a causa di diversi fattori, tra cui la piccola quantità presente negli oggetti, la loro impurità in alcuni casi, processi di riciclo troppo costosi rispetto all'acquisto di terre rare estratte dal sottosuolo. Migliorare il loro riciclaggio potrebbe aiutare a risolvere i problemi economici, ambientali e geopolitici posti dalla loro estrazione e utilizzo.
La crescita delle vendite di veicoli elettrici avrebbe rafforzato interesse per alcune terre rare: componente NiMH (lantanio) Tipologia accumulatori e la fabbricazione di compact magneti per così - chiamato " brushless " elettrici sincroni motori ( neodimio , disprosio, samario.).
Tuttavia, due tipi di auto elettriche recenti ( Renault Zoe , Tesla ) utilizzano accumulatori di tipo Li-ion e "bobine di eccitazione", e non magneti permanenti, in modo che non richiedano più terre rare rispetto ad altri veicoli (per motori elettrici per specchietti, regolatori, sedili, ecc .). Ma questi motori sono più grandi e più pesanti dei motori con magneti contenenti terre rare, come quelli dei veicoli di Toyota, Nissan, Mitsubishi, General Motors, PSA e BMW.
La costituzione di una marmitta catalitica richiede l'utilizzo di un ossido di cerio , oltre ai metalli rari del gruppo platinoide : oltre al platino stesso, palladio e rodio .
Nel progetto per limitare il consumo di energia elettrica per l'illuminazione, il mercato delle lampade a diodi emettitori di luce continua a crescere e queste lampade utilizzano terre rare.
L' ossido di ittrio Y 2 O 3 è utilizzato nelle leghe metalliche per aumentarne la resistenza alla corrosione ad alta temperatura .
Ossidi e solfuri delle terre rare vengono utilizzati anche come pigmenti , in particolare per il rosso (in sostituzione del solfuro di cadmio) e per le loro proprietà fluorescenti , in particolare nelle lampade a scarica ( neon , fluorescenti compatte ), "strisce" di lampade a gas da campeggio, come fotofori negli schermi a raggi catodici e, recentemente, come drogante in vari tipi di laser .
Tuttavia, gran parte della produzione di terre rare viene utilizzata come miscela.
La miscela di metalli delle terre rare chiamata mischmetal è generalmente ricca di terre ceriche. A causa di questa alta percentuale di cerio , è incorporato in leghe per la selce più leggera. Viene anche usato come catalizzatore per intrappolare l' idrogeno (serbatoio).
Gli utenti aziendali sono a rischio. Vedere la brochure INRS su questo argomento: INRS ND 1881 .
Dato un elemento delle terre rare la configurazione elettronica di strati interni del atomo è simboleggiato da quella del isoelettronico gas raro :
Elemento chimico | Configurazione | Elemento chimico | Configurazione | Elemento chimico | Configurazione | |||
21 Sc | Scandio | Ar 4s 2 3d 1 | 61 pm | promezio | Xe 6s 2 4f 5 | 67 Ho | Olmio | Xe 6s 2 4f 11 |
39 Y | Ittrio | Kr 5s 2 4d 1 | 62 cm | Samario | Xe 6s 2 4f 6 | 68 Er | Erbio | Xe 6s 2 4f 12 |
57 il | Lantanio | Xe 6s 2 5d 1 | 63 Eu | europio | Xe 6s 2 4f 7 | 69 Tm | Tulio | Xe 6s 2 4f 13 |
58 Questo | Cerio | Xe 6s 2 4f 1 5d 1 | 64 Gd | gadolinio | Xe 6s 2 4f 7 5d 1 | 70 Yb | Itterbio | Xe 6s 2 4f 14 |
59 Pr | praseodimio | Xe 6s 2 4f 3 | 65 Tb | Terbio | Xe 6s 2 4f 9 | 71 Leggi | Lutecio | Xe 6s 2 4f 14 5d 1 |
60 kt | Neodimio | Xe 6s 2 4f 4 | 66 giorni | disprosio | Xe 6s 2 4f 10 |
Se la regola di Klechkowski fosse rispettata tutti i lantanidi avrebbero la configurazione elettronica Xe 6s 2 4f n con 1 ≤ n ≤ 14 in quanto lo strato sottostante 4f è pieno di 14 elettroni, dove 14 elementi.
Per dare ioni, i metalli di transizione perdono in via prioritaria gli elettroni di valenza, ed eventualmente d elettroni. Così lo scandio e l' ittrio perdono i loro tre elettroni esterni per formare gli ioni Sc 3+ = Ar e Y 3+ = Kr. Allo stesso modo lo ione più stabile del lantanide Ln è Ln 3+ = Xe 6s 2 4f n -1 , dove n è il numero di elettroni 4f nell'atomo (+1 elettrone 5d per La, Ce e Gd). Alcuni lantanidi danno anche +4 o +2 ioni di carica, meno stabili in acqua rispetto a Ln 3+ :
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||||||||||||||||
1 | H | Hey | |||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Essere | B | VS | NON | oh | F | Nato | |||||||||||||||||||||||||
3 | N / A | Mg | Al | sì | P | S | Cl | Ar | |||||||||||||||||||||||||
4 | K | è | Sc | Ti | V | Cr | mn | Fe | Co | O | Cu | Zn | Ga | Ge | Asso | Vedi | Br | Kr | |||||||||||||||
5 | Rb | Sr | sì | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | Nel | Sn | Sb | voi | io | Xe | |||||||||||||||
6 | Cs | Ba | Il | Questo | prima | Nd | Pm | Sm | Aveva | Gd | Tb | Dy | come | Er | Tm | Yb | Leggere | HF | Il tuo | W | Ri | osso | Ir | Pt | A | Hg | Tl | Pb | Bi | po | A | Rn | |
7 | Fr | RA | AC | questo | papà | tu | Np | Poteva | Am | Cm | Bk | Cf | È | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | fl | Mc | Lv | Ts | Og | |
8 | 119 | 120 | * | ||||||||||||||||||||||||||||||
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