Maagiline haruldaste muldmetallide element: "püsimagneti kuningas" - neodüüm

bastnasiit

Neodüüm, aatomnumber 60, aatommass 144,24, sisaldus maakoores 0,00239%, esineb peamiselt monasiidis ja bastnaesiidis. Looduses on seitse neodüümi isotoopi: neodüüm 142, 143, 144, 145, 146, 148 ja 150, millest kõrgeim sisaldus on neodüüm 142. Praseodüümi sünniga tekkis neodüüm. Neodüümi saabumine aktiveeris haruldaste muldmetallide välja ja mängis selles olulist rolli. Ja mõjutab haruldaste muldmetallide turgu.

Neodüümi avastamine

Karl Orvon Welsbach (1858-1929), neodüümi avastaja

1885. aastal avastas Austria keemik Carl Orvon Welsbach Carl Auer von Welsbach Viinis neodüümi. Ta eraldas sümmeetrilistest neodüümmaterjalidest neodüümi ja praseodüümi, eraldades ja kristalliseerides ammooniumnitraadi tetrahüdraadi lämmastikhappest ning samal ajal eraldas spektraalanalüüsiga, kuid suhteliselt puhtal kujul eraldati see alles 1925. aastal.

Alates 1950. aastatest saadi kõrge puhtusastmega neodüümi (üle 99%) peamiselt monasiidi ioonivahetusprotsessi teel. Metall ise saadakse selle halogeniidsoola elektrolüüsil. Praegu ekstraheeritakse enamik neodüümi bastanataniidis olevast (Ce, La, Nd, Pr) CO3F-st ja puhastatakse lahustiga ekstraheerimisega. Ioonivahetuspuhastusvaru, mis on kõrgeima puhtusastmega (tavaliselt > 99,99%) valmistamisel. Kuna praseodüümi viimast jälge on raske eemaldada ajastul, mil tootmine sõltus astmelise kristallimise tehnoloogiast, on 1930. aastatel toodetud varajane neodüümklaas puhtama lilla värvusega. ja rohkem punase või oranži värvitooni kui moodne versioon.

Neodüüm metall

Metallilise neodüümi säraga hõbedane metalliline läige, sulamistemperatuur 1024 °C, tihedus 7,004 g/cm ja paramagnetism. Neodüüm on üks aktiivsemaid haruldasi muldmetalle, mis õhu käes kiiresti oksüdeerub ja tumeneb, moodustab seejärel oksiidikihi ja seejärel koorub maha, jättes metallile täiendava oksüdatsiooni. Seetõttu oksüdeerub ühe sentimeetri suurune neodüümiproov ühe aasta jooksul täielikult. See reageerib aeglaselt külmas vees ja kiiresti kuumas vees.

Neodüümi elektrooniline konfiguratsioon

Elektrooniline konfiguratsioon:

1s2 2s2 2p6 3p2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f4

Neodüümi laseri jõudlus on tingitud 4f orbitaalsete elektronide üleminekust erinevate energiatasemete vahel. Seda lasermaterjali kasutatakse laialdaselt suhtlemisel, teabe salvestamisel, meditsiinilisel ravil, töötlemisel jne. Nende hulgas kasutatakse laialdaselt suurepärase jõudlusega ütriumalumiiniumgranaati Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) ja Nd-legeeritud gadoliiniumi skandium-galliumgranaati, millel on kõrgem jõudlus. tõhusust.

Neodüümi kasutamine

Suurim neodüümi kasutaja on NdFeB püsimagnetmaterjal. NdFeB magnetit nimetatakse "püsimagnetite kuningaks" selle kõrge magnetilise energiatoote tõttu. Suurepärase jõudluse tõttu kasutatakse seda laialdaselt elektroonikas, masinates ja muudes tööstusharudes. Ühendkuningriigi Exeteri ülikooli Cumberlandi kaevanduskooli rakenduskaevandamise professor Francis Wall ütles: "Magnetite osas pole tegelikult midagi, mis suudaks neodüümiga konkureerida. Alfa magnetspektromeetri edukas väljatöötamine näitab, et magnetilised omadused NdFeB magnetid Hiinas on jõudnud maailmatasemele.

Neodüümmagnet kõvakettal

Neodüümist saab valmistada keraamikat, erkolillat klaasi, tehisrubiini laseris ja spetsiaalset klaasi, mis suudab filtreerida infrapunakiiri. Kasutatakse koos praseodüümiga klaasipuhurite kaitseprillide valmistamiseks.

1,5–2,5% nanoneodüümoksiidi lisamine magneesiumi- või alumiiniumisulamisse võib parandada sulami kõrge temperatuuri, õhutihedust ja korrosioonikindlust ning seda kasutatakse laialdaselt lennunduses kosmosematerjalina.

Nano-neodüümoksiidiga legeeritud nano-ütriumalumiiniumgranaat toodab lühilainelist laserkiirt, mida kasutatakse tööstuses laialdaselt alla 10 mm paksuste õhukeste materjalide keevitamiseks ja lõikamiseks.

Nd:YAG laservarras

Meditsiinilises ravis kasutatakse kirurgiliste haavade eemaldamiseks või haavade desinfitseerimiseks kirurgiliste nugade asemel nano-neodüümoksiidiga legeeritud nano-ütrium-alumiiniumgranaatlaserit.

Neodüümklaas valmistatakse neodüümoksiidi lisamisega klaasisulatisse. Lavendel ilmub tavaliselt neodüümklaasist päikesevalguse või hõõglambi valguses, kuid helesinine paistab luminofoorlambi valguses. Neodüümiga saab värvida klaasi õrnaid toone, nagu puhas violetne, veinipunane ja soe hall.

neodüümklaas

Teaduse ja tehnoloogia arengu ning haruldaste muldmetallide teaduse ja tehnoloogia laienemise ja laienemisega on neodüümil laiem kasutusruum