17/04/2017

TERRAS RARAS

 

As terras raras ou metais de terras raras são, de acordo com a classificação da IUPAC, um grupo relativamente abundante de 17 elementos químicos, dos quais 15 pertencem na tabela periódica dos elementos ao grupo dos lantanídeos (elementos com número atómico entre Z=57 e Z=71, isto é do lantânio ao lutécio), aos quais se juntam o escândio (Z=21) e o ítrio (Z=39), elementos que ocorrem nos mesmos minérios e apresentam propriedade físico-químicas semelhantes. As principais fontes económicas de terras raras são os minerais monazite, bastnasite, xenótimo e loparite e as argilas lateríticas que absorvem iões.

Origem da designação e história

 

Os elementos que constituem o grupo das terras raras foram inicialmente isolados sob a forma de óxidos, recebendo então a designação de “terras”, à época a denominação genérica dada aos óxidos da maioria dos elementos metálicos. Por apresentarem propriedades muito similares, serem apenas conhecidos em minerais oriundos da Escandinávia e por serem de difícil separação, foram considerados “raros”, daí resultando a denominação “terras raras”, ainda hoje utilizada, apesar de alguns deles serem comparativamente abundantes na composição crostal da Terra.

Com exceção do lantânio, que por ser instável é muito raro, a abundância crostal dos elementos incluídos no grupo das terras raras varia entre as 68 partes por milhão para o cério, o 25º elemento mais abundante dos 78 elementos mais comuns na crosta da Terra, e apenas 0,5 partes por milhão para o túlio e o lutécio, as terras raras menos abundantes. Ainda assim, o elemento mais raro da série, o túlio, é mais abundante que metais como a prata e o mercúrio. As terras raras foram pela primeira vez assinaladas aquando da descrição do mineral negro ytterbite (também conhecido como gadolinite a partir de 1800), feita pelo militar e mineralogista Carl Axel Arrhenius no ano de 1787, a partir de uma amostra recolhida numa pedreira das proximidades da localidade de Ytterby, na Suécia.

 

ANÁLISE QUÍMICA

 

Objetivo

Determinar os óxidos de terras raras (TR₂O₃) em bastnasite pelo método gravimétrico.

 

Reagentes

 

• Ácido Clorídrico PA (HCl)
• Ácido Nítrico PA (HNO3)
• Ácido Perclórico PA (HClO4)
• Solução de cloreto de amônio 10% (NH4Cl)
• Solução de ácido clorídrico 1:1 (HCl)
• Hidróxido de Amônio PA (NH4OH)
• Solução de Cloreto de Agonio 2,5% (NH4Cl)
• Solução de Ácido Oxálico 10% (H₂C₂O₄)
• Solução de Ácido Oxálico 2,5% (H₂C₂O₄)

 

 

PROCEDIMENTO ANALÍTICO

 

1. Pesar 0,5g de amostra e transferir para becker de vidro de 600ml.
2. Adicionar 10 ml de HCl, 10ml de HNO₃ e 15ml de HClO₄.
3. Transferir o becker para chapa elétrica e deixar até fumos intensos para total dissolução da amostra e oxidação dos elementos terras raras.
4. Retirar da chapa e esfriar por aproximadamente 3 minutos.
5. Adicionar 10 ml de HCl 1:1 e 150ml de água.
6. Ferver por 6 minutos e adicionar 20 ml de cloreto de amônio 10% e hidróxido de amônio até pH 8,0 para precipitar os óxidos de terras raras.
7. Ferver por 3 minutos.
8. Deixar decantar por 2 minutos.
9. Filtrar em papel de filtro faixa branca lavando com solução de cloreto de amônio 2,5% água quente até volume de aproximadamente 150 ml.
10. Dissolver o precipitado retido no papel de filtro usando solução de HCl 1:1 e água quente para o becker original onde foi precipitado os óxidos.
11. Ajustar o pH da solução entre 7,5 e 8,0 com NH4OH.
12. Adicionar 100 ml de solução de ácido oxálico 10% e aquecer até o início de fervura.
13. Ajustar o pH entre 1,8 e 2,0 com HCl 1:1 e NH4OH usando um pH metro.
14. Deixar em repouso numa temperatura entre 60 e 70°C durante 1 hora.
15. Filtrar em papel de filtro faixa branca com polpa lavando com solução morna de H2C2O4 2,5% por 5 vezes.
16. Transferir o papel de filtro com precipitado para cadinho de porcelana previamente pesado (notar o peso do cadinho).
17. Levar o cadinho à chapa elétrica (cerca de 300 °C) até carbonização.
18. Calcinar em mufla elétrica entre 800 e 900°C até peso constante.

 

 

 Cálculos:

 

A porcentagem de TR2O3 é calculada por meio da seguinte fórmula:

 

Onde:

A= Cadinho com resíduo

B= Cadinho sem resíduo

PA= Peso da amostra em (g)

TR2O3= Óxidos de Terras Raras