Las tierras raras

Ricardo Prego Reboredo

• Publisher: Los Libros de La Catarata
• Year: 2019
• ISBN:
  9788490976333
• Topic: Biological Sciences
• Subtopic: Science General
• Index: Biological Sciences

Los diecisiete elementos que componen las tierras raras empezaron a descubrirse a finales del siglo XVIII, pero no fue hasta después de la Segunda Guerra Mundial cuando se avanzó en sus aplicaciones. Ahora tenemos tierras raras en los billetes de euro para evitar falsificaciones y en los teléfonos móviles para que sean táctiles y emitan sonido y luz. En nuestra tecnificada cultura la lista de artículos que las contienen es muy extensa. Son indispensables para las tecnologías verdes, los coches híbridos y las turbinas eólicas; hacen posible imanes más potentes y de menor peso que permiten electrodomésticos cada vez más pequeños; se necesitan para fabricar gafas de visión nocturna, misiles crucero y otras armas... ¿Cómo ha avanzado nuestro conocimiento sobre las tierras raras hasta llegar a la gran dependencia actual? Esta obra aborda el camino seguido desde el desinteresado descubrimiento científico de algunas tierras raras en la mina del pueblo sueco de Ytterby hasta hoy en día, cuando se han convertido en costosos metales que son tecnológicamente críticos para nuestra sociedad.

CAPÍTULO 1

El descubrimiento: érase una vez Ytterby, el pueblecito de los cuatro elementos químicos

“Uno de los logros más brillantes que la química

experimental haya realizado jamás”.

George de Hevesy (1885-1966),

premio Nobel de Química en 1943

La historia de las tierras raras comienza en Resarö, una de las muchas islas del municipio de Vaxholm, donde se asienta el pequeño pueblo sueco de Ytterby, situado por carretera a 30 kilómetros de Estocolmo. Esa localidad pasaría desapercibida para la ciencia, y para el resto del mundo, si no fuese por una cantera y mina donde a finales del siglo XVIII se extrajo un mineral oscuro. De este mineral se aislaron por primera vez cuatro tierras raras (itrio, terbio, erbio e iterbio)1 que recibieron nombres relacionados con Ytterby, lo que es un caso único en la química. En 1933 la mina se cerró. Los árboles y las malas hierbas han crecido desde entonces. Tenía dos entradas, una vertical, ahora tapada con arena y hormigón, y otra horizontal, practicable pero cerrada con una pesada puerta de acero. Realmente poco hay que ver. Hoy en día se reconoce el lugar porque en la boca de la mina la Sociedad Americana de los Metales ha colocado una placa conmemorativa.

Una pequeña cantera comenzó a explotarse en Ytterby durante el siglo XVI para la extracción de cuarzo, el cual se utilizaba en las cercanas fundiciones de la provincia de Uppland. Precursores en metalurgia, esos talleres eran renombrados en toda Europa. A finales del siglo XVIII se abrió una mina a fin de extraer feldespato para la industria cerámica y del vidrio. El feldespato era un mineral muy buscado para la elaboración de porcelana china en Europa; en Suecia se empleaba principalmente en fabricar estufas para calentar los hogares ya que los suecos las preferían de porcelana en vez de hierro. Un joven teniente del ejército sueco, Karl Arrhenius, estando acantonado su regimiento cerca de Ytterby, visitó la mina en 1787 y entre la ganga le llamó la atención un extraño trozo de roca negra, que parecía carbón. En ese momento se inició la cadena de acontecimientos que llevaron al descubrimiento de la primera tierra rara. Ha existido controversia sobre el año del hallazgo, si 1787 o 1788. La solución del dilema es simple: ocurrió en verano de 1787 pero no fue publicado por Arrhenius hasta el año siguiente.

Aunque el descubrimiento fue un hecho casual, había que tener conocimientos para apercibirse. Arrhenius había es­­tudiado química en la Casa Real de la Moneda, donde aprendió las características de la pólvora como oficial de artillería y en sus laboratorios le surgió un gran interés por los minerales. Arrhenius sabía que esa roca era demasiado pesada para ser carbón y pensó que podía corresponder a un mineral desconocido de wolframio, elemento descubierto cuatro años antes en la wolframita por dos hermanos, Juan y Fausto Delhuyar2, ambos químicos y mineralogistas.

Carl Scheele, químico sueco, sospechaba que un mineral, llamado posteriormente scheelita en su honor, contenía un nuevo metal, pero no culminó su investigación. En el laboratorio de Scheele hizo una estancia Juan Delhuyar, pensionado por el Gobierno español, pues Suecia estaba en la vanguardia de la química y la metalurgia. A su regreso a España separaría en 1783, con la ayuda de su hermano Fausto, un nuevo metal calentando su óxido con carbón. Ambos hermanos no se pusieron de acuerdo para nombrar al nuevo metal. Fausto lo llamó “wolframio” basándose en la denominación wolf rahm que los mineros medievales sajones le daban y que traducido del alemán es ‘baba de lobo’. Los supersticiosos mineros creían que el diablo bajo la forma de un lobo habitaba las profundidades de las minas corroyendo la casiterita con sus babas. Era un mineral devorador del estaño que favorecía la formación de escoria y bajaba el rendimiento minero. Juan prefirió el nombre de tungsteno, de tung sten que en sueco significa ‘piedra pesada’. Por ello, al peculiar mineral negro pesado de Ytterby Arrhenius lo llamó tungsteno de Ytterby en honor al lugar de hallazgo, y envió muestras para su análisis a Bengt Geijer, que trabajaba en el laboratorio de la Casa Real de la Moneda en Estocolmo. Geijer publicó en 1788 la primera descripción del mineral, ahora renombrado como iterbita, en la revista científica alemana Crells Chemische Annalen, de la que era subscriptor. En su informe, Geijer asumía que el mineral contenía un elemento recientemente descubierto, bien wolframio, bien bario. El nombre de bario proviene de su óxido, la barita, por la palabra griega barys, que significa ‘pesado’.

Arrhenius había mandado otra muestra a su amigo sueco Johan Gadolin. Este experto mineralogista era profesor de Química en la Academia Real de Åbo, ciudad costera finlandesa situada a 265 kilómetros al noreste de Estocolmo. Finlandia formaba parte de Suecia desde finales del siglo XII. Transcurrieron siete años antes de que la muestra de iterbita fuese analizada. Diversos motivos influyeron en el retraso: habían fallecido los importantes químicos analíticos suecos Torbern Bergman y Scheele; Gadolin estaba fuera de Suecia haciendo un largo viaje de estudios por el centro y oeste de Europa, donde visitó universidades y minas; Arrhenius también había partido hacia el extranjero reuniéndose en París con el químico francés Antoine Lavoisier para, a su regreso a Suecia, convertirse en un ardiente defensor de las nuevas ideas que promovía este último.

La gran revolución de la química se puso en marcha a finales del siglo XVIII. La alquimia era un caos de nombres de diferentes sustancias. Cuando Denis Diderot le encargó a Louis Guyton que redactara el capítulo de la Enciclopedia francesa dedicado a la química, Guyton trató de reducir los nombres usados por la alquimia. Trabajando en equipo con Lavoisier, Claude Bertholet y Antoine de Fourcroy editaron en 1797 el libro titulado Método de nomenclatura química. En él, partiendo de la defin...