R(are)E(arth)E(lements) Tierras raras R(are)E(arth)E(lements)

Características generales de las tierras raras (REE) La serie de lantánidos es el grupo de elementos químicos que siguen al lantano en el grupo IIIB de la tabla periódica. Su distinción atómica es que ocupan el subnivel electrónico 4f. En un principio, sólo estos elementos con números atómicos 58 a 71 son lantánidos. La-Lu (número atómico desde 57 a 71) Muchos químicos incluyen al lantano (La 57) en la serie, ya que tiene propiedades similares a los lantánidos, pero no completa el subnivel 4f.

Tierras raras (REE)

Tierras raras (lantánidos) La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu LREE MREE HREE Peso atómico lantano, cerio, praseodimio, neodimio, promecio, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio y lutecio LREE = Tierras raras ligeras (Light Rare Earth Elements) MREE = Tierras raras intermedias (Middle Rare Earth Elements) HREE = Tierras raras pesadas (Heavy Rare Earth Elements) Todas las tierras raras tienen valencia 3+ Ce también tiene valencia 4+ Eu también tiene valencia 2+

El radio iónico en las REE disminuye con el aumento del número atómico de 1.15 °A en La (Z=57) a 0.93°A en Lu (Z=71).

Los elementos lantánidos se conocían originalmente como las tierras raras debido a su presencia en las mezclas de óxidos. No son elementos raros (a excepción del prometio, que sólo tiene isótopos radiactivos) y su abundancia absoluta en la litósfera es relativamente alta. Las REE se encuentran en altas concentraciones en varios minerales económicamente importantes tales como: Bastaesnita (Ce, La)(CO3)F Monacita (Ce, La, Nd, Th)PO4 Cerita ((Ca,Mg)2(Ce)8(SiO4)7.3H2O) Xenotima YPO4 Gadolinita (Ce, La, Nd,Y)2FeBe2[O| SiO4]2

Las tierras raras también se encuentran como elementos traza en minerales comunes formadores de rocas, en los cuales reemplazan a los iones mayores. Las REE pueden encontrarse en inclusiones de apatito, zircón, alanita, y otros minerales accesorios. Las REE no son muy solubles y tampoco son móviles en soluciones acuosas (p.ej. durante eventos metamórficos).

Minerales como feldespato, biotita, y apatito generalmente tienden a concentrar las LREE (tierras raras ligeras), mientras que los piroxenos, anfíboles y granate, comúnmente concentran las HREE (tierras raras pesadas).

El coeficiente de partición está definido por la siguiente ecuación: Kd= C mineral/ C líquido C: concentración del elemento Los elementos compatibles son concentrados en el sólido Kd » 1 Los elementos incompatibles son concentrados en el líquido Kd « 1

Kd= C mineral/ C líquido C: concentración del elemento Si Kd es >1, implica que el elemento traza tiene una marcada preferencia por la fase mineral y recibe el nombre de elemento compatible. Si Kd es <1, implica que el elemento traza tiene preferencia por la fase líquida y recibe el nombre de elemento incompatible.

CS = concentración en el sólido; CL = concentración en el líquido

Sin normalización, la distribución de las tierras raras tiene una forma zig-zag. Pm (prometio) no existe como elemento estable en la naturaleza, sólo tiene isótopos radiactivos.

Eje Y: concentraciones normalizadas (aquí se usan condritas para la normalización).

En la corteza las LREE presentan concentraciones altas. En las condiciones del manto, las HREE presentan enriquecimientos relativos a los LREE.

Anomalía negativa de Eu indica que la plagioclasa es: Un fenocristal fraccionado o Un sólido residual en la fuente Figure 9-5. REE diagram for 10% batch melting of a hypothetical lherzolite with 20% plagioclase, resulting in a pronounced negative Europium anomaly. From Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall. Eu* is the value Eu “should” have if Eu+2 did not -> plagioclase Another example of how RATIOS can help Eu alone is inconclusive (low REE of low Eu) Sm/Eu is slope or Eu anomaly trough (Use Eu*/Eu anyway) Agua del mar tiene normalmente una anomalía negativa de Ce (oxi- dación de Ce3+ Ce4+ y precipita- ción de Ce4+). Por otro lado, sedi- mentos oceánicos y nódulos de manganeso tienen anomalías posi- tivas de Ce.