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sábado, 13 de julio de 2019

LA GEOLOGÍA DE LAS TIERRAS RARAS (I): Cerita, Gadolinita y Samarskita

Las tierras raras son óxidos de metales de transición del grupo de los lantánidos, más el itrio y el escandio (en este último no todo el mundo está de acuerdo). Algunos no son tan raros, algunos son más comunes que otros metales mucho más conocidos. Recibieron este nombre porque inicialmente los minerales que las contenían eran raros y  solo se encontraban en Escandinavia (la cerita, nesosilicato rico en cerio, abundante en Suecia, y gadolinita, otro nesosilicato rico en cerio y en itrio, y abundante también en Noruega y Suecia). Después se descubrieron yacimientos de samarskita (un mineral radiactivo de uranio e itrio) en los Estados Unidos. 

Comencemos en esta entrada por conocer un poco más los minerales anteriores:

Cerite.jpg Cerita, descubierta en 1803 en Bastnäs (Västmanland, tierra de los hombres occidentales, en sueco, por situarse al oeste de Uppland, tierra alta en la que se encuentra Estocolmo y Uppsala), cuyas minas de hierro y cobre son mencionadas por primera vez en 1692, y que en poco más de una década, de 1875 a 1888 produjo 4.500 toneladas de cerio, elemento nada raro en la corteza terrestre (26º lugar, por encima del nitrógeno, estaño, plomo, mercurio, etc.), siendo el lantánido más abundante y el primero a ser descubierto (por los químicos suecos Berzelius y Hissinger, éste propietario de la mina, e independientemente por el alemán Klapoth). Hissinger quería saber la composición de la piedra pesada (tungsten, en sueco) que formaba la ganga de su mina metálica. A pesar del nombre, esa piedra pesada, no contenía tungsteno o wolframio. La principal fuente mundial de cerita sigue siendo la de la mina sueca. La variedad rica en La fue descrita por primera vez en la Península de Kola (Rusia) en 2002.  Es un nesosilicato de Fe, Ce y La.

Gadolinitas.jpg Gadolinita, otro nesosilicato (silicato formado por tetraedros aislados unidos iónicamente  a elementos metálicos, como el olivino). esta vez formado por una combinación de tierras raras (Ce, La, Nd e Y), Fe y Be. Fue nombrado en honor del finlandés, de la Academia de Ciencias de Turku (Abo en sueco), Gadolin, que tras estudiar matemáticas y química en Turku, continuó sus estudios en la Universidad de Upsala, donde estudió bajo los auspicios de Torbern Olaf Bergman. Fue el primero en descubrir un elemento de las tierras raras, tras recibir un ejemplar negro de Ytterby. Lo curiosos es que la gadolinita casi no contiene gadolinio (Gd). Más Gd contiene la cerita, de la que se aisló elemento, 86 años después del descubrimiento de la gadolinita (en 1886). El mineral se encuentra en pegmatitas graníticas y sieníticas y en rocas metamórficas, encontrándose los principales yacimientos, explotados para extraer diferentes tierras raras, en Noruega, Suecia y EE UU.

Samarskite-(Y) - Yancey Co, North Carolina, USA.jpg Samarskita, es un óxido radiactivo de itrio, hierro, niobio, tántalo torio, calcio y uranio. También puede contener otras tierras raras, como el samario, cuyo nombre deriva del mineral y éste, a su vez, del militar e ingeniero de minas ruso que lo encontró en los Urales: Samarsky-Bykhovets, que proporcionó muestras de los minerales a los hermanos mineralogistas alemanes Rose. que fueron quienes lo estudiaron realmente. Aparece en pegmatitas graníticas asociado a otros minerales raros, como columbita, monacita, uraninita (pechblenda) y zircón, junto a otros más comunes como las micas. La variedad rica en iterbio (Yb) fue encontrada en 2004 en Colorado.

Cerium2.jpg Cerio (Ce), cuyo primer uso fue para los manguitos o camisas incandescentes, inventados por el químico austríaco Welsbach, que llevó la iluminación a las calles de las ciudades europeas a finales del XIX. En aleación (mischmetall en alemán, metal mezclado) con el lantano y otros lantánidos forma la "piedra" de los mecheros o encendedores. Se suele añadir a la aleación hierro, formando el ferrocerio piromórfico que prende por debajo de 55ºC). También se utiliza como catalizador en el cracking del petróleo, lo que le salvó la vida al químico italiano Primo Levi en la IIGM, ya que encontró una fuente de este elemento que trocaba por comida con los alemanes, como cuenta en su libro "La tabla periódica".
El cerio, como otras tierras raras, influye en el metabolismo, bajando el colesterol, la hipertensión, el apetito y el riesgo de coagulación sanguínea. El nitrato de cerio se utiliza para combatir las fiebres maláricas. Puede actuar como cofactor en algunas bacterias. A concentraciones elevadas puede ser tóxico.

Resultado de imagen de gadolinio Gadolinio (Z=64). Se utiliza en la refrigeración magnética industrial y como contraste en la RMN, pero hay que ser muy cautos en su inyección dada su alta toxicidad.

La,57.jpg Lantano ((Z=57). Fue descubierto por ql químico sueco Carl Mosander. Aleado a otras tierras raras, es un componente del mischmetal. Su carbonato se emplea en el tratamiento de la insuficiencia renal crónica, pero hay que tener encuenta que la acumulación de este metal en el hígado puede dañarlo.













domingo, 22 de enero de 2017

ELEMENTOS RADIACTIVOS EN LA GEOSFERA: FUENTE DE CALOR INTERNO DE LA TIERRA

Potasio-40
Estos núcleos se convierten en calcio-40 por desintegración beta (transformación de neutrones en protones y electrones) o en argón-40 por captura electrónica (un protón del potasio, que tiene 19, captura un electrón y se convierte en neutrón, demodo que al pasar el nº de neutrones a 18, se convierte en argón) o por emisión de positrones. La conversión del 40-K en Ar se utiliza como método de datación geológica, ya que el potasio es muy frecuente en las rocas y su período de semidesintegración es largo, de más de 1Ga.
Está presente tanto en rocas sedimentarias, como las evaporitas silvina y carnalita, y las arcillas, como en plutónicas, como las sienitas (presente en el feldespato potásico u ortosa) o los granitos (presente en las micas), así como en las rocas formadas a partir de magmas alcalinos, con origen profundo en el manto, que llegan a perforar la litosfera oceánica, originando puntos caliente, como Hawai, o la litosfera continental, originando un Valle en rift, como el de África Oriental. Estos magmas dan origen a basaltos alcalinos, ricos en feldespatoides, a riolitas (rocas volcánicas félsicas) y a traquitas (rocas volcánicas ricas en ortosa).  También en todas la serie metamórfica originada por metamorfismo dinámico o regional a partir de las arcillas: pizarras, esquistos, micaesquistos, micacitas y gneiss.

Minerales y rocas radiactivos (en web de Física médica) 

Uranio-235 y Uranio-238
La uraninita (dióxido de uranio) o pechblenda es la mayor mena de este elemento, el cual, por desintegración radiactiva se desompone, primero en Ra y después en Rn. Es abundante en el granito y en el carbón. También en los minerales autunita, decolor amarillo, y torbernita, de color verde. En la pechblenda, el matrimonio Curie descubrió la radiactividad. En 1898 descubrieron dos elementos radiactivos en la pechblenda: primero el polonio (el Po-210 sería el causante del asesinato de Yassr Arafat, líder de la causa palestina) y después el radio. El Ra, también se encuentra en la carnotina (vanadato de potasio y uranio), que se encuentra en rocas sedimentarias de zonas áridas.



Torio-232
Está presente en la monacita, que aparece como mineral accesorio en el granito.

Estroncio-87
Presente en la estroncianita o carbonato de estroncio, en sedimentos calcáreos y arcillosos y filones hidrotermales.

La lista de minerales radiactivos es bastante larga.