Magiškas retųjų žemių elementas: „Nuolatinio magneto karalius“ - neodimis

bastnazitas

Neodimio, atominis skaičius 60, atominis svoris 144,24, kurio plutoje yra 0,00239%, daugiausia yra monazite ir bastnezite. Gamtoje yra septyni neodimio izotopai: neodimio 142, 143, 144, 145, 146, 148 ir 150, tarp kurių neodimio 142 kiekis yra didžiausias. Gimus prazeodimiui, atsirado neodimis. Neodimio atėjimas suaktyvino retųjų žemių lauką ir suvaidino jame svarbų vaidmenį. Ir daro įtaką retųjų žemių rinkai.

Neodimio atradimas

Karlas Orvonas Welsbachas (1858-1929), neodimio atradėjas

1885 m. austrų chemikas Carlas Orvonas Welsbachas Carlas Aueris von Welsbachas Vienoje atrado neodimį. Jis atskyrė neodimį ir prazeodimą nuo simetrinių neodimio medžiagų, atskirdamas ir kristalizuodamas amonio nitrato tetrahidratą nuo azoto rūgšties, o tuo pačiu atskyrė spektrine analize, tačiau santykinai gryna forma jis buvo atskirtas tik 1925 m.

Nuo šeštojo dešimtmečio didelio grynumo neodimis (daugiau nei 99%) daugiausia buvo gaunamas jonų mainų būdu iš monazito. Pats metalas gaunamas elektrolizuojant jo halogenido druską. Šiuo metu didžioji dalis neodimio išgaunama iš (Ce,La,Nd,Pr)CO3F bastanatanite ir išgryninama ekstrahuojant tirpikliu. Jonų mainų gryninimo rezervas, kurio grynumas yra didžiausias (dažniausiai > 99,99%) paruošimui. Kadangi sunku pašalinti paskutinius prazeodimio pėdsakus epochoje, kai gamyba priklauso nuo laipsniškos kristalizacijos technologijos, ankstyvasis neodimio stiklas, pagamintas 1930-aisiais, yra grynesnės purpurinės spalvos. ir labiau raudonos arba oranžinės spalvos tonas nei šiuolaikinė versija.

Neodimio metalas

Metalinis neodimis pasižymi ryškiu sidabriniu metaliniu blizgesiu, lydymosi temperatūra 1024°C, tankis 7,004 g/cm, paramagnetizmas. Neodimis yra vienas iš aktyviausių retųjų žemių metalų, kuris greitai oksiduojasi ir tamsėja ore, tada sudaro oksido sluoksnį, o vėliau nusilupa, todėl metalas toliau oksiduojasi. Todėl vieno centimetro dydžio neodimio mėginys visiškai oksiduojamas per vienerius metus. Šaltame vandenyje jis reaguoja lėtai, karštame – greitai.

Neodimio elektroninė konfigūracija

Elektroninė konfigūracija:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f4

Neodimio lazerio veikimą lemia 4f orbitinių elektronų perėjimas tarp skirtingų energijos lygių. Ši lazerinė medžiaga plačiai naudojama komunikacijos, informacijos saugojimo, medicininio gydymo, apdirbimo ir tt srityse. Itrio aliuminio granatas Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) yra plačiai naudojamas, pasižymintis puikiomis savybėmis, ir Nd legiruotas gadolinio skandžio galio granatas, pasižymintis aukštesnėmis savybėmis. efektyvumą.

Neodimio panaudojimas

Didžiausias neodimio naudotojas yra NdFeB nuolatinio magneto medžiaga. NdFeB magnetas vadinamas „nuolatinių magnetų karaliumi“ dėl didelio magnetinės energijos produkto. Dėl puikaus veikimo jis plačiai naudojamas elektronikos, mašinų ir kitose pramonės šakose. Ekseterio universiteto (JK) taikomosios kasybos profesorius Francis Wall sakė: „Kalbant apie magnetus, tikrai nėra nieko, kas galėtų konkuruoti su neodimiu. Sėkmingas alfa magnetinio spektrometro kūrimas rodo, kad magnetinės savybės NdFeB magnetų Kinijoje pateko į pasaulinės klasės lygį.

Neodimio magnetas kietajame diske

Iš neodimio galima gaminti keramiką, ryškiai violetinį stiklą, dirbtinį rubiną lazeryje ir specialų stiklą, galintį filtruoti infraraudonuosius spindulius. Naudojamas kartu su prazeodimiu stiklo pūtimo akiniams gaminti.

1,5–2,5% nanoneodimio oksido pridėjimas į magnio ar aliuminio lydinį gali pagerinti lydinio aukštą temperatūrą, sandarumą ir atsparumą korozijai, todėl jis plačiai naudojamas kaip aviacijos kosmoso medžiaga.

Nano-itrio aliuminio granatas, legiruotas nano-neodimio oksidu, sukuria trumpųjų bangų lazerio spindulį, kuris pramonėje plačiai naudojamas suvirinant ir pjaustant plonas medžiagas, kurių storis mažesnis nei 10 mm.

Nd:YAG lazerinis strypas

Medicininiame gydyme vietoj chirurginių peilių chirurginėms žaizdoms šalinti arba žaizdoms dezinfekuoti naudojamas nano itrio aliuminio granato lazeris, legiruotas nanoneodimio oksidu.

Neodimio stiklas gaminamas pridedant neodimio oksido į stiklo lydalą. Levandos dažniausiai pasirodo neodimio stikle esant saulės šviesai arba kaitinamajai lempai, tačiau šviesiai mėlyna – fluorescencinės lempos apšvietime. Neodimiu galima dažyti subtilius stiklo atspalvius, tokius kaip gryna violetinė, vyno raudona ir šilta pilka.

neodimio stiklas

Tobulėjant mokslui ir technologijoms bei plečiantis ir plečiant retųjų žemių mokslą ir technologijas, neodimio panaudojimo erdvė bus platesnė.