Os metais de terras raras são indispensáveis ​​para muitos produtos técnicos, desde smartphones, laptops, baterias, eletromotores e turbinas eólicas até catalisadores. Na revista Angewandte Chemie , uma equipe japonesa introduziu agora uma "gaiola" molecular com "tampas" que podem ser usadas para "confinar" seletivamente certos íons de metais de terras raras para isolamento ou reciclagem.
Os elementos de terras raras incluem 17 metais:escândio, ítrio, lantânio e os lantanídeos, os 14 elementos que seguem após o lantânio na tabela periódica, incluindo neodímio e európio. O nome é enganoso porque os metais de terras raras não são realmente raros. Eles estão em toda parte no ambiente, mas são altamente dispersos e ligados em minerais ("terras"); grandes depósitos são raros. Recuperar esses elementos do lixo eletrônico está se tornando mais importante. Alguns microrganismos foram descobertos que contêm enzimas com metais de terras raras. Estes podem ser úteis na extração e recuperação e fornecer inspiração para o uso de metais de terras raras como catalisadores.

Íons de metais de terras raras também são encontrados em corpos d'água e em efluentes. No entanto, eles são difíceis de separar individualmente de soluções aquosas. Uma razão para isso é que eles geralmente são hidratados, o que significa que estão ligados às moléculas de água. Seus estados de hidratação são diferentes e podem mudar. Isso dificulta a identificação e o isolamento dos íons através da ligação aos ligantes.

Uma equipe liderada por Makoto Fujita da Universidade de Tóquio e do Instituto de Ciência Molecular conseguiu agora "confinar" as formas hidratadas de íons trivalentes de uma série de metais de terras raras em "gaiolas" fechadas. Cada molécula de gaiola consiste em quatro ligantes orgânicos em forma de "placas" triangulares que são conectadas por suas pontas a seis íons de paládio para formar uma gaiola octaédrica com duas grandes aberturas. O íon de metal de terras raras se encaixa na gaiola com suas nove moléculas de água ligadas. A característica crítica da gaiola são suas duas "tampas" que cobrem as aberturas. Estas são moléculas planares com três braços de ligação carregados negativamente que se ligam às moléculas de água do íon de metal de terras raras através de pontes de hidrogênio. Além disso, eles são mantidos firmes por interações eletrostáticas com os íons de paládio carregados positivamente na gaiola.

Nem todos os íons de metais de terras raras são capturados igualmente bem por esse sistema. Diferenças sutis em seus raios e modos preferidos de hidratação determinam quão bem eles se encaixam nas gaiolas:o lantânio e os primeiros lantanídeos, como o európio, são ligados significativamente mais fortemente do que os lantanídeos posteriores, como o itérbio. O escândio, por exemplo, tem apenas seis moléculas de água ligadas a ele e não consegue encontrar uma posição estável dentro da gaiola. Assim, mal é mantido no lugar.

O confinamento de espécies de metais hidrofílicos em uma cavidade fechada pode ser uma abordagem para o isolamento de metais de terras raras, bem como para o desenvolvimento de novos catalisadores análogos a enzimas contendo metais (metalozimas) em microrganismos. + Explorar mais

Composto para computador:materiais de base biológica usados ​​para recuperar elementos de terras raras