Materiais - O que são Terras Raras?

Tabela Periódica dos Elementos

Imagem: Geology.com

Física, tecnologia e economia no mundo moderno

        Se você está lendo este texto em um celular, computador ou tablet, há uma chance enorme de que terras raras estejam literalmente nas suas mãos. Esses elementos químicos, apesar do nome curioso, são peças-chave da tecnologia moderna — e também um fator estratégico na economia e na geopolítica mundial.

Mas afinal: o que são terras raras e por que elas importam tanto?

O termo terras raras refere-se a um grupo de 17 elementos químicos da Tabela Periódica (ver imagem acima).

• Os 15 lantanídeos (do lantânio ao lutécio)
• Mais o escândio (Sc) e o ítrio (Y) 

O nome “terras raras” é um pouco enganoso, o que acontece é o seguinte:

• Elementos como cério, lantânio ou neodímio até são relativamente abundantes, mais que, por exemplo, o ouro ou a prata.
• O problema é que raramente aparecem em depósitos concentrados o suficiente para serem extraídos de forma econômica. Normalmente estão diluídos em minerais junto com outros elementos.

Eles recebem esse nome não porque sejam extremamente escassos na crosta terrestre, mas porque:

• dificilmente aparecem em concentrações elevadas,
• são quimicamente muito semelhantes entre si,
• e sua separação e purificação é complexa e cara.

Do ponto de vista da Física do estado sólido, esses elementos se destacam principalmente pelas propriedades magnéticas, ópticas e eletrônicas associadas aos elétrons da camada 4f.

   

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Elementos e aplicações

As tabelas abaixo resume os elementos das terras raras e suas aplicações típicas:

Tabela 1 : Do número atômico 21 ao 62.

Tabela 2 : Do número atômico 63 ao 71.

Por que as terras raras são essenciais?

Fisicamente, esses elementos têm momentos magnéticos elevados, transições eletrônicas precisas e alta estabilidade térmica, tornando-os indispensáveis em:

• motores e veículos elétricos,

• turbinas eólicas,

• telas LED/OLED e fibras ópticas,

• equipamentos médicos (MRI, PET),

• tecnologias militares e aeroespaciais.

Sem eles, a transição energética e tecnológica moderna seria impossível.

Conclusão

        No século XXI, o controle das terras raras é estratégico: embora reservas existam em vários países, a maior parte da extração e do refino está concentrada na China, gerando dependência tecnológica, vulnerabilidade econômica e disputas geopolíticas. EUA, União Europeia, Japão e Brasil consideram-nas recursos tão estratégicos quanto o petróleo no século XX. Mais que elementos químicos, suas propriedades físicas — magnetismo, interação eletromagnética, emissão de luz e transporte de energia — são essenciais para tecnologias avançadas, mostrando como a Física se traduz em poder econômico, industrial e estratégico no mundo real.

Postagens relacionadas: 

Na postagem Construa um Motor Elétrico, mostro a interação entre dois ímãs de Neodímio e como um deles compõe um motor elétrico rudimentar. ( O Neodímio é um dos elementos mais importantes do grupo das terras raras). 

A postagem Teoria da Mecânica Quântica mostra como a física determina a localização dos elétrons em um átomo, essa informação esta relacionada as propriedades dos materiais listados nas tabelas 1 e 2 dessa postagem.