Magisches Seltenerdelement: „König des Permanentmagneten“ – Neodym

Bastnasit

Neodym, Ordnungszahl 60, Atomgewicht 144,24, mit einem Gehalt von 0,00239 % in der Kruste, kommt hauptsächlich in Monazit und Bastnäsit vor. In der Natur gibt es sieben Isotope von Neodym: Neodym 142, 143, 144, 145, 146, 148 und 150, wobei Neodym 142 den höchsten Gehalt aufweist. Mit der Geburt von Praseodym entstand Neodym. Die Ankunft von Neodym aktivierte den Bereich der Seltenen Erden und spielte dabei eine wichtige Rolle. Und beeinflusste den Markt für Seltene Erden.

Entdeckung von Neodym

Karl Orvon Welsbach (1858–1929), der Entdecker von Neodym

1885 entdeckte der österreichische Chemiker Carl Orvon Welsbach Carl Auer von Welsbach in Wien Neodym. Er trennte Neodym und Praseodym aus symmetrischen Neodymmaterialien, indem er Ammoniumnitrat-Tetrahydrat aus Salpetersäure abtrennte und kristallisierte und gleichzeitig durch Spektralanalyse trennte, es wurde jedoch erst 1925 in relativ reiner Form abgetrennt.

Seit den 1950er Jahren wurde hochreines Neodym (über 99 %) hauptsächlich durch den Ionenaustauschprozess von Monazit gewonnen. Das Metall selbst wird durch Elektrolyse seines Halogenidsalzes gewonnen. Derzeit wird das meiste Neodym aus (Ce,La,Nd,Pr)CO3F in Basta-Nathanit extrahiert und durch Lösungsmittelextraktion gereinigt. Durch die Ionenaustauschreinigung bleibt die höchste Reinheit (normalerweise > 99,99 %) für die Zubereitung erhalten. Da es in der Zeit, in der die Herstellung auf der Stufenkristallisationstechnologie basiert, schwierig ist, die letzte Spur von Praseodym zu entfernen, hat das in den 1930er Jahren hergestellte frühe Neodymglas eine reinere violette Farbe und einen eher roten oder orangefarbenen Farbton als die moderne Version.

Neodym-Metall

Metallisches Neodym hat einen hellen metallischen Silberglanz, einen Schmelzpunkt von 1024 °C, eine Dichte von 7,004 g/cm und Paramagnetismus. Neodym ist eines der aktivsten Seltenerdmetalle, das an der Luft schnell oxidiert und dunkel wird, dann eine Oxidschicht bildet und sich dann ablöst, wodurch das Metall einer weiteren Oxidation ausgesetzt wird. Daher ist die Neodymprobe mit einer Größe von einem Zentimeter innerhalb eines Jahres vollständig oxidiert. Es reagiert langsam in kaltem Wasser und schnell in heißem Wasser.

Elektronische Neodym-Konfiguration

Elektronische Konfiguration:

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

Die Laserleistung von Neodym wird durch den Übergang von 4f-Orbitalelektronen zwischen verschiedenen Energieniveaus verursacht. Dieses Lasermaterial wird häufig in der Kommunikation, Informationsspeicherung, medizinischen Behandlung, Bearbeitung usw. verwendet. Darunter wird häufig Yttrium-Aluminium-Granat Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) mit ausgezeichneter Leistung und Nd-dotierter Gadolinium-Scandium-Gallium-Granat mit höherer Leistung verwendet Effizienz.

Anwendung von Neodym

Der größte Neodym-Verwender ist NdFeB-Permanentmagnetmaterial. Der NdFeB-Magnet wird aufgrund seines hohen magnetischen Energieprodukts als „König der Permanentmagnete“ bezeichnet. Aufgrund seiner hervorragenden Leistung wird es häufig in der Elektronik-, Maschinen- und anderen Industriezweigen eingesetzt. Francis Wall, Professor für angewandten Bergbau an der Cumberland School of Mining der University of Exeter, Großbritannien, sagte: „In Bezug auf Magnete gibt es wirklich nichts, was mit Neodym konkurrieren kann. Die erfolgreiche Entwicklung des Alpha Magnetic Spectrometer zeigt, dass die magnetischen Eigenschaften der NdFeB-Magnete in China haben das Weltklasseniveau erreicht.

Neodym-Magnet auf der Festplatte

Aus Neodym lassen sich Keramik, hellviolettes Glas, künstlicher Rubin im Laserverfahren und Spezialglas herstellen, das Infrarotstrahlen filtern kann. Wird zusammen mit Praseodym zur Herstellung von Schutzbrillen für Glasbläser verwendet.

Die Zugabe von 1,5 bis 2,5 % Nano-Neodymoxid zu einer Magnesium- oder Aluminiumlegierung kann die Hochtemperaturleistung, Luftdichtheit und Korrosionsbeständigkeit der Legierung verbessern und wird häufig als Luft- und Raumfahrtmaterial für die Luftfahrt verwendet.

Nano-Yttrium-Aluminium-Granat, dotiert mit Nano-Neodymoxid, erzeugt einen kurzwelligen Laserstrahl, der in der Industrie häufig zum Schweißen und Schneiden dünner Materialien mit einer Dicke von weniger als 10 mm verwendet wird.

Nd:YAG-Laserstab

In der medizinischen Behandlung wird anstelle von chirurgischen Messern ein mit Nano-Neodymoxid dotierter Nano-Yttrium-Aluminium-Granat-Laser zur Entfernung chirurgischer Wunden oder zur Wunddesinfektion eingesetzt.

Neodymglas wird durch Zugabe von Neodymoxid zur Glasschmelze hergestellt. Lavendel erscheint normalerweise in Neodymglas unter Sonnenlicht oder einer Glühlampe, aber Hellblau erscheint unter der Beleuchtung einer Leuchtstofflampe. Mit Neodym lassen sich zarte Glastöne wie reines Violett, Weinrot und warmes Grau einfärben.

Neodymglas

Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie sowie der Ausweitung und Ausweitung der Wissenschaft und Technologie für seltene Erden wird Neodym einen breiteren Anwendungsbereich haben