CHIMICA sperimentale

Scavando fra le Terre Rare...

Nella splendida biblioteca storica della mia città (non dico quale) ho da poco scoperto che esiste una monumentale opera enciclopedica in francese sulla chimica inorganica che farebbe la felicità di qualsiasi chimico sperimentale.
Si tratta del Traité de Chimie Minerale (A.V) in 17 volumi, edito a Parigi (1930-1960), per complessive 15.000 pagine.
Incoraggiato dalla richiesta dell'amico Max, appassionato sperimentatore di Terre Rare, mi sono messo a scavare in questa cartacea miniera dai mille meandri alla ricerca mirata di notizie ben specifiche, ovvero tutto quanto si potesse sapere sui composti del Gadolinio e del Disprosio...

Chi è un po' avvezzo alla chimica (e anche chi non lo è!) intuisce facilmente che la richiesta non è delle più semplici: su qualsiasi testo di chimica, anche ponderoso, gli elementi delle terre rare vengono liquidati quando va bene in un solo capitolo ed i relativi composti sono appena accennati nelle caratteristiche generali, che poi sono tutte simili; difficilissimo che si scenda in particolari che non siano esclusivamente teorici in una chimica così di nicchia. Bisognerebbe poter accedere a testi specifici su questi elementi, ma ciò è del tutto impossibile per i comuni mortali al di fuori di una istituzione di ricerca specifica (ammesso che da queste parti esista...).

A noi sperimentatori sporcaprovette interessano poco gli orbitali, il momento magnetico o quant'altro, ma vogliamo invece dati concreti su due elementi che sono rari fra i rari! Cosa significa dati concreti? Ecco un paio di dati concreti come io li intendo: il tartrato di gadolinio è solubile? Che colore ha il ferricianuro di disprosio? Esistono i solfati doppi? Eccetera... e scusate se è poco!

Dopo questa inquietante introduzione, qualcuno (il solito coraggioso...) si chiederà cosa diavolo siano queste Terre Rare, che hanno perfino l'onore della lettera maiuscola.

Sono considerate "terre rare" un gruppo di minerali, prevalentemente silicati e fosfati, di 17 elementi compresi tra i metalli detti di transizione; di transizione perchè si trovano in mezzo alla tavola periodica, tra il gruppo II ed il gruppo III, caratterizzati da avere una configurazione elettronica particolare che ne rende le caratteristiche tutte simili tra di loro, tant'è che sono difficilissimi da separare l'un l'altro.
Di questi 17 elementi, 15 sono detti "lantanidi" (dal numero atomico 57 al 71) e gli altri due sono lo scandio e l'yttrio, che sono considerati nel gruppo t.r. pur avendo una configurazione elettronica leggermente diversa. L'unico elemento non esistente in natura è il n.a. 61, il promezio, che essendo radioattivo ed instabile non è destinato a sopravvivere. Una singolare curiosità è che in un momento si era creduto di aver intravvisto questo elemento in minerali in Italia, ed era già stato incautamente battezzato col nome di Florenzio...

Le prime scoperte sulle terre rare furono fatte da Gadolin nel 1794 nella penisola scandinava, ma questi minerali sono anche diffusi (nella loro rarità) anche in Brasile, Urali, India, Sud Africa, Groenlandia.
I metalli costituenti sono tutti elementi principalmente trivalenti e nei minerali vanno a sostituire parzialmente o totalmente elementi comuni a valenza minore come il calcio, il magnesio, il ferro e altri grazie al loro raggio atomico quasi uguale.
La gadolinite per esempio è un silicato di ferro, yttrio e berillio; le formule dei minerali sono comunque in genere assai complesse e variabili.
L'estrazione di questi metalli è sempre laboriosa, ma, molto semplificando, possiamo dire che si fa per trattamento dei minerali con acido solforico concentrato, eliminando la silice, precipitando gli ossalati dai solfati e trasformando questi ultimi in ossidi per calcinazione.
Qui viene il difficile, cioè la separazione: si sfrutta in genere la piccola ma diversa solubilità di alcuni sali (anche organici), o la cristallizzazione frazionata di alcuni sali doppi, oppure la diversa stabilità al calore dei nitrati, e così via. Attualmente viene usata la separazione mediante resine a scambio ionico.
Ecco infine l'elenco dei 2+15 elementi costituenti le Terre Rare:

-Scandio, Yttrio
-Lantanio, Cerio, Praseodimio, Neodimio, Promezio, Samario, Europio, Gadolinio, Terbio, Disprosio, Olmio, Erbio, Tulio, Ytterbio, Lutezio

---

La prossima volta parlerò di quello che son riuscito a trovare scavando nella miniera cartacea citata all'inizio, andando alla fortunosa ricerca di sali di Gadolinio e Disprosio!