Geopolítica e aplicações tecnológicas dos elementos terras raras: do descobrimento à novas perspectivas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Souza, Mateus Soares de
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
Texto Completo: https://app.uff.br/riuff/handle/1/23373
Resumo: A história dos elementos terras raras (ETR) tem seu início em 1787 com a descoberta da yterbita, um mineral denso e escuro, na região de Ytérbia, Suécia. Em 1792, Johann Gadolin, descobriu haver nesse mineral uma nova “terra” e a nomeou de ítria. Mais de 100 anos depois, o promécio, último dos elementos terras raras a ser detectado, foi descoberto. Esse longo período se explica pela alta similaridade química entre esses elementos, o que causa também a necessidade de técnicas de separação avançadas e caras para a obtenção de seus compostos com alta pureza. Pouco conhecimento a respeito das aplicações tecnológicas e industriais desses elementos foi obtido até a década de 1950, o que mudou radicalmente desde então. Atualmente esses metais são a base para a construção dos dispositivos tecnológicos avançados – tal como a construção de cabos para comunicação de dados por fibra ótica e dos imãs mais fortes atualmente conhecidos, são empregados em catálise automotiva e de craqueamento de petróleo, dentre outras inúmeras aplicações. As fontes minerais de terras raras são altamente distribuídas ao longo da crosta terrestre, entretanto, no cenário atual a China produz 95 % do total mundialmente consumido e devido a políticas internas de seu governo adotadas a partir de 2005, além de uma possível utilização estratégica no âmbito geopolítico, o preço e a oferta destes vêm sofrendo ameaças cada vez mais intensas. Diante desse cenário, busca-se o fim do monopólio chinês sobre a produção e o Brasil possui grande potencial para se configurar como país produtor desses compostos visto que é, junto com o Vietnã, o segundo país do mundo em termos de detenção de suas reservas minerais. Sendo assim, se torna extremamente importante o desenvolvimento, em território nacional, de novas tecnologias a fim de agregar valor aos produtos finais para que o processo de produção se torne rentável. Nesse contexto, este trabalho apresenta uma revisão bibliográfica a respeito do histórico de descoberta, das propriedades, ocorrência natural e toda a cadeia de exploração, produção e processamento de minérios de ETR além do isolamento de compostos com alta pureza. Visando o desenvolvimento de tecnologia nacional baseada em ETR, no âmbito do magnetismo molecular, nesse trabalho também foram sintetizados novos compostos do tipo 2p–3d catiônicos com contra-íons [Ln(hfac)4]- (Ln = GdIII, TbIII ou DyIII e hfac = hexafluoroacetilacetonato), os quais apresentam topologia estrutural rara dentro da literatura. O comportamento magnético desses compostos foi investigado, sendo possível observar o comportamento de relaxação lenta da magnetização induzida por campo para os compostos contendo o íon disprósio(III).
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Atualmente esses metais são a base para a construção dos dispositivos tecnológicos avançados – tal como a construção de cabos para comunicação de dados por fibra ótica e dos imãs mais fortes atualmente conhecidos, são empregados em catálise automotiva e de craqueamento de petróleo, dentre outras inúmeras aplicações. As fontes minerais de terras raras são altamente distribuídas ao longo da crosta terrestre, entretanto, no cenário atual a China produz 95 % do total mundialmente consumido e devido a políticas internas de seu governo adotadas a partir de 2005, além de uma possível utilização estratégica no âmbito geopolítico, o preço e a oferta destes vêm sofrendo ameaças cada vez mais intensas. Diante desse cenário, busca-se o fim do monopólio chinês sobre a produção e o Brasil possui grande potencial para se configurar como país produtor desses compostos visto que é, junto com o Vietnã, o segundo país do mundo em termos de detenção de suas reservas minerais. Sendo assim, se torna extremamente importante o desenvolvimento, em território nacional, de novas tecnologias a fim de agregar valor aos produtos finais para que o processo de produção se torne rentável. Nesse contexto, este trabalho apresenta uma revisão bibliográfica a respeito do histórico de descoberta, das propriedades, ocorrência natural e toda a cadeia de exploração, produção e processamento de minérios de ETR além do isolamento de compostos com alta pureza. Visando o desenvolvimento de tecnologia nacional baseada em ETR, no âmbito do magnetismo molecular, nesse trabalho também foram sintetizados novos compostos do tipo 2p–3d catiônicos com contra-íons [Ln(hfac)4]- (Ln = GdIII, TbIII ou DyIII e hfac = hexafluoroacetilacetonato), os quais apresentam topologia estrutural rara dentro da literatura. O comportamento magnético desses compostos foi investigado, sendo possível observar o comportamento de relaxação lenta da magnetização induzida por campo para os compostos contendo o íon disprósio(III).The history of rare earth elements began in 1787 with the discovery of ytterbita, a dense and dark mineral, found in the Ytérbia, Sweden. In 1792, Johann Gadolin, has discovered that this mineral is a new "earth" and named it as yttria. After more than 100 years, promecium, another rare earth element was discovered as a by-product of the nuclear reactions. The discovery of rare earth elements was very challenging due to their high chemical similarities. This is explaining also the need to use advanced and expensive techniques to separate them in a high purity compounds. The knowledge about technological and industrial applications of rare earth elements was very limited until the 1950s, which has changed radically since then. Nowadays, these metals are used in the construction of high technological devices such as the wires for optical fiber communication, strongest magnets known, automotive catalysis and fluid catalytic cracking of petroleum, and others. The rare earth minerals are highly distributed along the earth’s crust. However, only China is producing 95% of worldwide rare earth elements and since 2005, its government adopted a new policy using this industry for geopolitical purposes. The price of these metals is constantly rising and, in 2010, China suspended their supply due to the territorial dispute with Japan and more recently it threats the United States. The end of China’s monopoly can be reached if Brazil, having important resources, will begin to produce these metals, together with Vietnam, the second country in terms of rare earth’s reserves. Therefore, it is very important to develop in Brazil, new technologies taking the advantage of the end product and thus making more profitable the whole process. Therefore, in this work a detailed review about discovery of rare earth elements, their physical and chemical properties, natural occurrence, processing and separation is reported. The objective towards the development of national technology based on rare earth elements, falls into the field of molecular magnetism. Thus, in this work new cationic 2p-3d-4f heterospin compounds showing rare structural topology were obtained. The magnetic properties of these compounds have also been investigated, and the dysprosium based compound show field-induced slow relaxation of the magnetization.Vaz, Maria das Graças FialhoOliveira, Hugo AlvarengaQuintal, Susana Maria OrnelasSouza, Mateus Soares de2021-09-28T13:06:21Z2021-09-28T13:06:21Z2021info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisapplication/pdfSOUZA, Mateus Soares de. Geopolítica e aplicações tecnológicas dos elementos terras raras: do descobrimento à novas perpectivas. 2020. 97f. 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