Os Lantanídeos (ou Lantanoides) formam uma série de 15 elementos químicos do período 6 da Tabela Periódica, tradicionalmente agrupados no bloco f e conhecidos popularmente como “terras raras” (embora muitos sejam relativamente abundantes). Junto com os Actinídeos, compõem os elementos de transição interna.
Quais são os Lantanídeos?
A série inicia no Lantânio (La, Z=57) e segue até o Lutécio (Lu, Z=71):
- La – Lantânio
- Ce – Cério
- Pr – Praseodímio
- Nd – Neodímio
- Pm – Promécio (radioativo, não ocorre de forma estável na natureza)
- Sm – Samário
- Eu – Európio
- Gd – Gadolínio
- Tb – Térbio
- Dy – Disprósio
- Ho – Hólmio
- Er – Érbio
- Tm – Túlio
- Yb – Itérbio
- Lu – Lutécio
Nota: “Lutécio” tem símbolo Lu (e não Lr). “Lr” é Laurêncio, um actinídeo.
Configuração eletrônica, estados de oxidação e contração lantanídica
Quimicamente, os lantanídeos são caracterizados pelo preenchimento dos orbitais 4f. O estado de oxidação mais comum é +3, mas há exceções importantes:
Ce pode apresentar +4 (CeO₂), enquanto Eu, Yb e às vezes Sm exibem +2; Tb e Pr podem alcançar +4 em compostos específicos.
À medida que aumenta o número atômico (La → Lu), ocorre a contração lantanídica: o raio iônico diminui de forma sistemática devido à blindagem ineficiente dos elétrons 4f. Essa tendência influencia:
melhor estabilidade de complexos, força das ligações Ln–ligante e variações sutis nas propriedades magnéticas e ópticas.
Propriedades gerais e química de coordenação
- Natureza metálica: metais prateados, relativamente macios, bons condutores, propensos à oxidação superficial.
- Química de Ln(III): cátions duros (ácidos de Lewis) que preferem ligantes doadores de oxigênio (carboxilatos, fosfatos, sulfatos) e coordenam com números altos (8–10), gerando geometrias diversas.
- Espectroscopia/óptica: transições f–f originam emissões luminescentes características (p.ex., Eu³⁺ vermelho, Tb³⁺ verde), úteis em fósforos e LEDs.
- Magnetismo: Vários exibem paramagnetismo forte (p.ex., Gd³⁺), com aplicações em Ressonância Magnética (agentes de contraste à base de gadolínio).
Ocorrência, minerais e obtenção
Apesar do termo “terras raras”, muitos lantanídeos são relativamente abundantes na crosta. Ocorrem principalmente como fosfatos e carbonatos em minerais como:
monazita (fosfatos de terras raras), bastnasita (carbonatos fluorados) e lateritas ricas em ítrio/terras raras pesadas.
- Beneficiamento e separação: etapas de trituração, flotação e extração por solventes (ciclos múltiplos) são usadas para separar elementos de propriedades quase idênticas.
- Refino: conversão para óxidos (REO) e posterior redução a metais ou produção de ligas.
- Aspecto radiológico: areias de monazita podem conter Tório e Urânio traço, requerendo controle radiológico.
Aplicações tecnológicas e industriais
- Ímãs permanentes: Nd–Fe–B (neodímio) e ligas com Dy/Tb para alta temperatura; essenciais em motores elétricos, aerogeradores e discos rígidos.
- Iluminação e displays: fósforos com Eu³⁺ (vermelho) e Tb³⁺ (verde) em LEDs, telas e lâmpadas fluorescentes.
- Catálise: CeO₂ (ceria) em conversores catalíticos automotivos e como agente de polimento de vidros.
- Medicina: complexos de Gd³⁺ como contraste em RM (formulações específicas e controladas).
- Materiais especiais: vidros dopados (laser, fibra óptica), supercondutores de óxidos com TR (terrra rara) em composições específicas.
Classificações úteis: leves × pesados
No mercado, costuma-se distinguir entre terras raras leves (La–Sm) e terras raras pesadas (Eu–Lu, às vezes incluindo Ítrio – Y, que não é lantanídeo, mas acompanha a geoquímica dos pesados). Os “pesados” tendem a ser mais escassos e valiosos.
Posição na Tabela Periódica
Em diagramas compactos, os lantanídeos aparecem numa linha destacada inferior, junto dos actinídeos, para evitar que a tabela fique muito longa. Em representações “expandidas”, podem ser colocados entre Bário (Ba) e Háfnio (Hf), onde efetivamente se encaixam pelo número atômico.
Considerações ambientais e de segurança
- Mineração e separação geram resíduos químicos; é necessária gestão ambiental rigorosa.
- Depósitos com tório/urânio exigem monitoramento radiológico e descarte adequado.
- Alguns sais/óxidos podem causar irritação; seguir fichas de segurança (FISPQ) e normas locais.
FAQ – Perguntas Frequentes sobre Lantanídeos
O que são os Lantanídeos?
São 15 elementos do bloco f (La a Lu) no período 6, com química dominada pelo estado +3 e propriedades muito semelhantes.
Por que “terras raras” se muitos não são raros?
O termo é histórico: eram extraídos de “terras” (óxidos). Vários são relativamente abundantes, mas a separação entre eles é complexa e cara.
O que é a contração lantanídica?
É a diminuição gradual do raio iônico de La³⁺ a Lu³⁺ devido à blindagem ineficiente dos elétrons 4f, impactando densidade, entalpias de hidratação e comportamento de coordenação.
Quais estados de oxidação além de +3 são comuns?
Ce(IV) (CeO₂) é estável e útil em catálise; Eu(II) e Yb(II) ocorrem em compostos específicos; Tb(IV) e Pr(IV) são possíveis em condições apropriadas.
Onde os Lantanídeos são encontrados?
Principalmente em monazita (fosfatos) e bastnasita (carbonatos fluorados), além de lateritas ricas em terras raras pesadas.
Quais são as aplicações mais importantes?
Ímãs Nd–Fe–B (motores, eólicos), fósforos (Eu/Tb), ceria (CeO₂) em catalisadores e polimento, Gd³⁺ em RM, vidros/lasers dopados.
Qual a diferença entre lantanídeos “leves” e “pesados”?
É uma divisão industrial: Leves (La–Sm) são mais comuns; Pesados (Eu–Lu, e muitas vezes Y) são menos abundantes e, em geral, de maior valor.