Tierras raras. Química (cuasi)universitaria. Configuración electrónica

(Continuación) El cerio es tan abundante como el cobre; itrio y neodimio lo son bastante; y tulio y lutecio, las “tierras raras” menos frecuentes, son doscientas (200) veces más abundantes que el oro. Así que parecido a lo que se dice de Puertollano en Ciudad Real, ya ve por dónde voy.

O sea que algo confusa sí es la expresión, como difícil resulta encontrar a los metales de forma natural, si bien no es menos cierto que existen depósitos de algunos de ellos en el planeta. Resumiendo, que es tiempo gerundio, según IUPAC, “tierras raras” son los diecisiete elementos o metales citados de las correspondientes tablas mencionadas.

Una rara posición

Una confusión que no queda ahí pues también se muestra en el lugar que se les asigna en las tablas periódicas, que ya de entrada propicia asociarlas erróneamente con las dos filas que se suelen mostrar separadas de la tabla; algo que ya sabemos no es así pues sobran los actínidos y faltan escandio e itrio.

Las “tierras raras” forman parte de la columna 3 y de la fila 6 si bien no tuvieron una posición definida hasta que el químico atómico y nuclear estadounidense, Premio Nobel de Química en 1951, Glenn Seaborg (1912-1999) por mera economía espacial, propuso localizarlos como una extensión de dicha fila, pero fuera de la misma tabla, algo que se repitió con los actínidos.

En la actualidad, resulta curioso, pero ni la misma IUPAC se ha definido sobre si lantano y actinio, o lutecio y laurencio, pertenecen al grupo 3 o no; mucho me temo que su comprensión requiera un análisis más a fondo desde la misma mecánica cuántica escapando, por ahora, a las posibilidades divulgativas de esta entrada.

Configuraciones electrónicas

En lo que respecta a las configuraciones (c.e.) de los elementos que conforman las tierras raras existe cierto consenso en hacerlas corresponder con estas que le expongo. 

Escandio, Sc (21): [Ar] 4s² 3d¹; itrio, Y (39): [Kr] 5s² 4d¹; lantano, La (57): [Xe] 6s² 5d¹; cerio, Ce (58): [Xe] 6s² 4f¹ 5d¹; praseodimio, Pr (59): [Xe] 6s² 4f³; neodimio, Nd (60): [Xe] 6s² 4f⁴; prometio, Pm (61): [Xe] 6s² 4f⁵; samario, Sm (62): [Xe] 6s² 4f⁶.

Europio, Eu (63): [Xe] 6s² 4f⁷; gadolinio, Gd (64): [Xe] 6s² 4f⁷ 5d¹; terbio, Tb (65): [Xe] 6s² 4f⁹; disprosio, Dy (66): [Xe] 6s² 4f¹⁰; holmio, Ho (67): [Xe] 6s² 4f¹¹; erbio, Er (68): [Xe] 6s² 4f¹²; tulio, Tm (69): [Xe] 6s² 4f¹³; iterbio, Yb (70): [Xe] 6s² 4f¹⁴; lutecio, Lu (71): [Xe] 6s² 4f¹⁴ 5d¹.

Una c.e. que justifica que sean trivalentes y que la conformación del orbital 4f se produzca de forma secuencial, desde un electrón en el lantano hasta 14 en el lutecio, con las excepciones de cerio y gadolinio que conforman el subnivel 5d en vez del 4f por razones de energía y distancia entre núcleo y orbital. (Continuará)

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