Element màgic de terres rares: "Rei de l'imant permanent"-Neodimi

bastnasita

El neodimi, nombre atòmic 60, pes atòmic 144,24, amb un contingut de 0,00239% a l'escorça, existeix principalment en monazita i bastnaesita. Hi ha set isòtops del neodimi a la natura: el neodimi 142, 143, 144, 145, 146, 148 i 150, entre els quals el neodimi 142 té el contingut més alt. Amb el naixement del praseodimi, va néixer el neodimi. L'arribada del neodimi va activar el camp de les terres rares i hi va tenir un paper important. I influeix en el mercat de les terres rares.

Descobriment del neodimi

Karl Orvon Welsbach (1858-1929), el descobridor del neodimi

El 1885, el químic austríac Carl Orvon Welsbach Carl Auer von Welsbach va descobrir el neodimi a Viena. Va separar el neodimi i el praseodimi dels materials de neodimi simètrics mitjançant la separació i cristal·lització del nitrat d'amoni tetrahidrat de l'àcid nítric, i al mateix temps es va separar per anàlisi espectral, però no es va separar en una forma relativament pura fins al 1925.

Des de la dècada de 1950, el neodimi d'alta puresa (més del 99%) es va obtenir principalment mitjançant el procés d'intercanvi iònic de monazita. El metall en si s'obté electrolitzant la seva sal d'halogenur. Actualment, la major part del neodimi s'extreu de (Ce,La,Nd,Pr)CO3F en basta Nathanite i es purifica per extracció amb dissolvent. La purificació d'intercanvi d'ions reserva la puresa més alta (generalment > 99,99%) per a la preparació. Com que és difícil eliminar l'últim rastre de praseodimi en l'època en què la fabricació depèn de la tecnologia de cristal·lització escalonada, el primer vidre de neodimi fabricat a la dècada de 1930 té un color porpra més pur. i un to de color més vermell o taronja que la versió moderna.

Metall de neodimi

El neodimi metàl·lic té una brillantor metàl·lica de plata brillant, un punt de fusió de 1024 °C, una densitat de 7,004 g/cm i un paramagnetisme. El neodimi és un dels metalls de terres rares més actius, que s'oxida i s'enfosqueix ràpidament a l'aire, després forma una capa d'òxid i després es desprèn, exposant el metall a una major oxidació. Per tant, la mostra de neodimi amb una mida d'un centímetre s'oxida completament en un any. Reacciona lentament en aigua freda i ràpidament en aigua calenta.

Configuració electrònica de neodimi

Configuració electrònica:

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

El rendiment del làser del neodimi és causat per la transició d'electrons orbitals 4f entre diferents nivells d'energia. Aquest material làser s'utilitza àmpliament en comunicació, emmagatzematge d'informació, tractament mèdic, mecanitzat, etc. Entre ells, el granat d'itri d'alumini Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) s'utilitza àmpliament amb un rendiment excel·lent, i el granat de gal·li de gadolini escandi dopat amb Nd eficiència.

Aplicació de Neodimi

El major usuari de neodimi és el material d'imant permanent NdFeB. L'imant NdFeB s'anomena "el rei dels imants permanents" a causa del seu producte d'alta energia magnètica. S'utilitza àmpliament en electrònica, maquinària i altres indústries pel seu excel·lent rendiment. Francis Wall, professor de mineria aplicada a Cumberland School of Mining, Universitat d'Exeter, Regne Unit, va dir: "En termes d'imants, realment no hi ha res que pugui competir amb el neodimi. L'èxit del desenvolupament de l'espectròmetre magnètic alfa indica que les propietats magnètiques dels imants de NdFeB a la Xina han entrat a nivell mundial.

Imant de neodimi al disc dur

El neodimi es pot utilitzar per fer ceràmica, vidre morat brillant, robí artificial en làser i vidre especial que pot filtrar els raigs infrarojos. S'utilitza juntament amb el praseodimi per fer ulleres per a bufadors de vidre.

L'addició d'1,5% ~ 2,5% d'òxid de neodimi nano a l'aliatge de magnesi o alumini pot millorar el rendiment a alta temperatura, l'estanqueïtat a l'aire i la resistència a la corrosió de l'aliatge, i s'utilitza àmpliament com a material aeroespacial per a l'aviació.

El granat d'alumini nano-ittri dopat amb òxid de nano-neodimi produeix un feix làser d'ona curta, que s'utilitza àmpliament per soldar i tallar materials prims amb un gruix inferior a 10 mm a la indústria.

Vareta làser Nd:YAG

En el tractament mèdic, el làser granat d'alumini nanoitri dopat amb nanoòxid de neodimi s'utilitza per eliminar ferides quirúrgiques o desinfectar ferides en lloc de ganivets quirúrgics.

El vidre de neodimi es fa afegint òxid de neodimi a la massa de vidre. L'espígol apareix normalment en vidre de neodimi sota la llum del sol o la llum incandescent, però el blau clar apareix sota la il·luminació de la làmpada fluorescent. El neodimi es pot utilitzar per acolorir tons delicats de vidre com el violeta pur, el vermell vi i el gris càlid.

vidre de neodimi

Amb el desenvolupament de la ciència i la tecnologia i l'expansió i extensió de la ciència i la tecnologia de terres rares, el neodimi tindrà un espai d'utilització més ampli.