El Tamiz

Antes simplista que incomprensible

Conoce tus elementos - El itrio

Nota: Este artículo existe también en forma de vídeo.

Seguimos hoy nuestro viaje por la tabla periódica en Conoce tus elementos. En la última entrega de la serie hablamos sobre el elemento químico de 38 protones, el estroncio. Hoy lo haremos, por tanto, del elemento de 39 protones, un metal de transición poco conocido: el itrio. No se trata de un elemento con propiedades sorprendentes ni una historia fascinante, de modo que nos detendremos en él lo justo.

Si echas un ojo a la tabla periódica verás que el itrio se encuentra justo debajo del escandio. Al hablar de aquel metal lo hicimos sobre las predicciones de Mendeleyev sobre los elementos químicos, ya que el ruso predijo las propiedades del escandio a partir de las del boro, denominándolo ekaboro o boro-uno. Bien, pues el elemento de hoy, el itrio, es algo así como ekaescandio, ya que se encuentra justo debajo de aquel metal de transición. Es, en muchas de sus propiedades, muy similar a él.

Igual que el escandio, fue considerado durante mucho tiempo una tierra rara (un tipo de nombre que apenas se usa ya), aunque ahora está clasificado como metal de transición. Tiene una apariencia muy similar a la de su hermano menor –y a la de casi todos los metales de transición–, es decir, un color plateado y el aspecto estereotípico de un metal. Esto es, cuando se encuentra puro, cosa que no sucede jamás en la corteza terrestre. Nadie puede ir por el campo y encontrar un filón de itrio, por ejemplo.

Itrio puro
Itrio puro (Alchemist-hp/FAL). Versión grande.

Por esa razón, como tantos otros elementos que hemos estudiado en esta serie, el itrio fue descubierto en la vorágine de aislamiento de elementos nuevos del siglo XVIII. Aunque no fuese su descubridor, todo empezó con el sueco Carl Axel Arrhenius (que por cierto nada tiene que ver con su compatriota mucho más famoso Svante Arrhenius, que recibió el Nobel en 1903 por su teoría de la disociación electrolítica).

Carl Axel Arrhenius
Carl Axel Arrhenius (1757-1824).

Arrhenius era oficial de artillería del ejército sueco. Tras unos meses trabajando químicamente con la pólvora de manera profesional, descubrió su pasión por la química y la mineralogía. A partir de entonces, siempre que sus deberes profesionales se lo permitían, se dedicaba a la investigación química, y llegaría a formar parte de la Real Academia Sueca de las Ciencias (la misma que, muchos años después, daría el Nobel al Arrhenius más famoso).

En cierta ocasión, en 1787, mientras estaba destinado en Vaxholm, Arrhenius visitó una mina de feldespato cerca del pueblo de Ytterby. Allí encontró un mineral extraordinariamente denso y muy oscuro que ni él ni nadie más podía identificar: una roca nueva y desconocida hasta entonces. Este nuevo mineral recibió inicialmente el nombre de ytterbita por el pueblo de Ytterby, pero ese nombre duraría muy poco.

Ytterbita
Ytterbita procedente de las minas de Ytterby (Rob Lavinsky/CC BY-SA 3.0).

La ytterbita llegó al químico Johan Gadolin, de la Universidad de Åbo, en lo que hoy es Finlandia pero entonces era parte de Suecia. Gadolin recibió en 1792 una muestra de la extraña roca descubierta por Arrhenius, y se dedicó a lo que cualquier químico de la época hacía cuando se topaba con algo nuevo: intentar identificar y aislar los componentes de la ytterbita. Esta roca era básicamente un silicato, pero aunque algunos metales de la sal eran conocidos, como el hierro o el berilio, también contenía una tierra desconocida (no se hablaba entonces en términos de elemento, un concepto posterior), que denominó itria.

Por esa razón, el mineral descubierto por Arrhenius cambió de nombre y, en honor a Johan Gadolin, se llamó –y se sigue llamando– gadolinita. La tierra descubierta por Gadolin resultó no ser un elemento puro, sino un óxido de un elemento nuevo. El nuevo elemento se llamó, a partir de la itria de Gadolin (que a su vez se llamaba así por Ytterby) itrio.

Puede parecerte injusto que el elemento no se llamase gadolinio, pero si te consuela, existe otro elemento llamado así en honor a Gadolin, y a él llegaremos algún día en esta misma serie. Además, recuerda que Gadolin realmente no consiguió aislar el itrio, sino uno de sus óxidos. Quien logró por fin itrio puro al hacer reaccionar cloruro de itrio con potasio (que reemplazó al cloro en la molécula) fue el alemán Friedrich Wöhler en 1828.

Friedrich Wöhler
Friedrich Wöhler, descubridor del itrio (1800-1882).

Como esta nueva tierra era extremadamente inusual –nadie la había encontrado antes en ningún mineral–, y dada la confusión entre el óxido de itrio (Y2O3) o itria descubierto por Gadolin y el propio elemento químico, se clasificó al itrio como una tierra rara, un término técnico que se mantendría durante siglos. Y pronto se descubrió que no era la única, sino que había muchas otras, con propiedades muy similares.

De hecho, la importancia de la gadolinita descubierta por Arrhenius resultaría ser mucho mayor que la que se pensó al principio: pronto descubrimos que las tierras raras casi siempre se encuentran juntas en los minerales, y entre los silicatos presentes en la gadolinita resultó haber otros de elementos aún más raros que el itrio, y también clasificados como tierras raras. Paciencia, que a ellos iremos llegando también algún día.

La supuesta rareza del itrio realmente no es tal: en la corteza terrestre es unas cuatrocientas veces más abundante que la plata, por ejemplo. Alrededor del 0,003% de la corteza es itrio, lo cual puede parecer muy poco pero supone una cantidad gigantesca. Lo que sí es cierto es que no se encuentra puro, y es muy difícil de aislar e identificar –muchísimo más que la plata, por ejemplo–.

Itrialita
Itrialita, (Y,Th)2Si2O7, un mineral de itrio.

Sin embargo, que no se encuentre itrio puro no es porque sea químicamente imposible. No es como el sodio, por ejemplo, que se oxida completamente con el oxígeno del aire en muy poco tiempo y es necesario guardarlo en atmósferas inertes. En su oxidación se parece más al aluminio: forma una capa protectora de óxido en la superficie, es decir, se pasiva, y eso hace que el interior de cualquier bloque de itrio permanezca puro incluso en el aire.

La razón de su rareza es doble. Por un lado, el itrio es suficientemente reactivo como para que, al formarse la Tierra, se asociase junto con otros elementos similares al silicio, carbono y oxígeno en forma de carbonatos y silicatos. Y, por otro, reacciona rápidamente con agua para formar óxidos, con lo que en la Naturaleza no podría haber existido puro durante mucho tiempo de manera realista.

De hecho, la dificultad en la producción de itrio puro no es tanto lo poco que hay como lo difícil que es aislarlo. Se parece tantísimo a otras tierras raras que separarlo de ellas es realmente complicado. La producción anual mundial de óxido de itrio es de unas 8000 toneladas, lo cual es una cantidad minúscula comparada con la de otros elementos más conocidos. Y, como ves, lo que suele producirse no es itrio puro sino su óxido: la producción mundial de itrio puro es minúscula.

Láser con itrio
Láser Nd-YAG, con cristal que contiene itrio (Puppy8800/CC BY 3.0).

Aunque se sigue usando la itria –el óxido de itrio aislado por Gadolin, Y2O3–, ya no sucede en cantidades tan grandes como antes. Solía emplearse mucho para fabricar tubos de rayos catódicos (los de las televisiones y monitores antiguos), donde formaba parte del componente emisor de luz roja, y también para hacer granates sintéticos, pero tanto una cosa como la otra no tiene tanta demanda como hace años. Algunas de estas piedras preciosas sintéticas sí se siguen empleando en la fabricación de láseres de gran potencia que se emplean incluso para cortar metales.

También se usan minúsculas cantidades de itrio para otorgar ciertas propiedades (fuerza, resistencia a la oxidación a altas temperaturas) a aleaciones de aluminio o magnesio. Pero, como digo, hacen falta proporciones muy pequeñas de itrio para ello, alrededor del 0,2%. Como ves, no se usa en gran cantidad para casi nada, de ahí que su producción mundial no sea muy grande.

Una de las cualidades que podrían hacer del itrio un metal muy especial en el futuro es la superconductividad. El óxido de itrio, bario y cobre (YBa2Cu3O7), a menudo llamado YBCO, fue el primer superconductor de alta temperatura descubierto. La alta temperatura es algo relativo, claro: este compuesto presenta superconductividad –es decir, una resistencia casi nula al paso de la corriente eléctrica– a temperaturas de unos 180 grados bajo cero, mucho mayores que los superconductores normales. Los superconductores de alta temperatura serán algún día, sin duda, una de las claves de nuestro avance tecnológico –serán una pieza fundamental en reactores de fusión, por ejemplo–, con lo que el itrio puede tener aún su momento de gloria en forma de YBCO.

YBCO
Superconductor YBCO (Kkmurray/CC BY 3.0).

También se usa en medicina un isótopo inestable del itrio. El único isótopo estable de este elemento es el itrio-89; el itrio-90, por ejemplo, tiene una semivida de unas 65 horas: se desintegra formando zirconio-90 y desprendiendo radiación ionizante. Este isótopo se utiliza en radioterapia para luchar contra distintos tipos de cánceres, como leucemia y algunos linfomas.

Afortunadamente no hay mucho itrio a nuestro alrededor, porque el polvo de itrio puede producir irritaciones en el sistema respiratorio y, en cantidades suficientes, incluso cianosis. No está recomendado pasar tiempo en lugares donde haya más de 1 miligramo por cada metro cúbico, y más de medio gramo por cada metro cúbico de aire puede ser peligroso incluso a corto plazo. Pero no hay que preocuparse, porque las pequeñas cantidades que se utilizan se encuentran siempre confinadas en cristales y aleaciones que evitan cualquier peligro.

En la próxima entrega de la serie hablaremos de otro metal de transición, el elemento de cuarenta protones: el circonio.

Para saber más:

Ciencia, Conoce tus elementos, Química

6 comentarios

De: Palcraft
2023-03-19 20:03

Excelente, como de costumbre.

De: Jose
2023-03-19 20:32

Encantado de leer la continuación de esta seria tras el paron! Gracias por seguir en la brecha!

De: Jordi762
2023-03-19 22:48

Que bien, Pedro, que continues esta serie tan interesante, al me Óscar para los que somos de letras! Por cierto, en la tabla periódica de la sèrie figura el mismo símbolo (Sr).

De: David Remaut
2023-03-20 13:15

Maravillosa publicación. La entereza del artículo es rápidamente digerible, y compacta para la memoria.

De: Jordi
2023-03-20 17:47

Que alegria y que placer volverte a ver por aqui y poder leer estos artículos que tantas alegrías me han dado ^^

De: Pedro
2023-03-20 21:16

Gracias por darte cuenta, Jordi, corregido. ¡Y gracias al resto por vuestros ánimos!

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