Tiesitkö? Karl Auer löysi elementin neodyymit Wienissä vuonna 1885. Tutkiessaan ammonium -dinitraattitetrahydraattia, Orr erotettu neodyymi japraseodyymineodyymi- ja praseodymiumseoksesta spektroskooppisella analyysillä. Löytäjän muistoksiyttrium, saksalainen kemisti Welsbach, Orr nimeltään Neodymium "Neodymium", johdettu kreikkalaisista sanoista" neos "tarkoittaen" uutta "ja" didymos "tarkoittaen" kaksoset ".
Kun Orr löysi elementinneodymium, muut kemistit suhtautuivat skeptisesti löytöihin. Vuonna 1925 tuotettiin kuitenkin ensimmäinen puhdas näyte metallista. 1950 -luvulla Lindsay Chemical Division
Suoritettu neodyymi -kaupallinen puhdistus ioninvaihtomenetelmien avulla.
Jonkin aikaa neodyymin löytämisen jälkeen sitä ei käytetty laajasti. Tieteen ja tekniikan kehityksen myötä neodyymielementti on kuitenkin alkanut käyttää monilla aloilla sen ainutlaatuisten fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien vuoksi. 1930-luvulla lasiväriaineena käytettiin kaupallista neodyymia, ja neodyymilasia käytettiin punertavan tai appelsiinin sävyisen lasin luomiseen.
Neodymiumon herättänyt paljon huomiota sen ainutlaatuisten fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien vuoksi. Varsinkin viime vuosinaneodymiumMonilla aloilla on jatkanut laajentumistaan, ja sen arvo on tullut yhä näkyvämmäksi. Joten, mikä on niin ainutlaatuista Neodymiumissa? Tänään paljastakaamme Neodymiumin mysteeri.
Neodyymielementin sovelluskentät
1. Magneettiset materiaalit: Neodyymin yleisin levitys on pysyvien magneettien valmistuksessa. Erityisesti neodyymirautaboorimagneetit (NDFEB) ovat vahvin tunnetutPysyvät magneetit. Näitä magneetteja käytetään laajasti energian muuntamiseen ja varastointiin laitteissa, kuten moottoreissa, generaattoreissa, magneettikuvauslaitteissa, kiintolevyissä, kaiuttimissa ja sähköajoneuvoissa.
14. NDFEB-seos: Pysyvien magneettimateriaalien käytön lisäksi neodyymiumia käytetään myös NDFEB-seoksen valmistukseen, mikä on erittäin luja, kevyt rakenteellista materiaalia, jota käytetään lentokoneiden moottorien valmistukseen,Autoosat ja muut korkean suorituskyvyn materiaalit. Vahvuussovellus.
3. Neodyymi-rauta-seos: Neodyymi voidaan myös seosta raudalla korkean suorituskyvyn magneettimateriaalien, kuten moottori- ja generaattorisovelluksissa sähköajoneuvoissa.
4. Vedenkäsittely: Neodyymiyhdisteitä voidaan käyttää vedenkäsittelyssä, etenkin fosfaattien poistamiseksi puhdistetussa jätevedessä. Tällä on tärkeitä vaikutuksia ympäristönsuojeluun ja vesivarojen hallintaan.
5. NDFEB -jauhe: Neodymiumilla on tärkeä rooli NDFEB -jauheiden valmistuksessa, joita käytetään pysyvien magneettien tuotannossa.
6. Lääketieteelliset sovellukset: Vaikka ei ensisijaista käyttöaluetta, neodyymiä käytetään myös joissakin lääketieteellisissä laitteissa, kuten magneettikuvauskoneissa (MRI).
7. Neodyymiyhdisteet: Neodyymiyhdisteitä käytetään myös joissain korkean lämpötilan seoksissa ja katalyytteissä.
Neodymiumin ainutlaatuiset magneettiset ja kemialliset ominaisuudet tekevät siitä laajasti monilla aloilla, etenkin elektroniikan, energian ja materiaalitieteen alueella.
Neodymiumin fysikaaliset ominaisuudetNeodymiumKemiallinen symboli: ND, atominumero: 60. Se on harvinainen maametallari, jolla on sarja ainutlaatuisia fysikaalisia ominaisuuksia. Seuraava on yksityiskohtainen johdanto neodyymin fysikaalisiin ominaisuuksiin:
1. Tiheys: Neodyymin tiheys on noin 7,01 g/kuutio senttimetri. Tämä tekee siitä kevyemmän kuin monet muut metalliset elementit, mutta silti suhteellisen tiheät.
2. Sulatus- ja kiehumispisteet: Neodyymin sulamispiste on noin 1024 celsiusastetta (1875 Fahrenheit -astetta), kun taas kiehumispiste on noin 3074 celsiusastetta (5565 Fahrenheit). Tämä osoittaa, että neodyymillä on suhteellisen korkea sulatus- ja kiehumispisteet, mikä tekee siitä vakaan korkean lämpötilan ympäristöissä.
3. Kristallirakenne: Neodyymillä on erilaisia kiderakenteita eri lämpötiloissa. Huoneen lämpötilassa siinä on kuusikulmainen lähin pakattu rakenne, mutta se muuttuu kehonkeskeiseen kuutiometriin, kun lämpötila nostetaan noin 863 celsiusasteeseen.
4. Magnetismi:Neodymiumon paramagneettinen huoneenlämpötilassa, mikä tarkoittaa, että se houkuttelee ulkoisia magneettikenttiä. Kuitenkin, kun se jäähdytetään erittäin matalaan lämpötilaan (noin -253,2 celsiusastetta tai -423,8 astetta Fahrenheit), siitä tulee antiferromagneettinen, ja sillä on säännöllisen magneettisuuden vastakkaiset ominaisuudet.
5. Sähkönjohtavuus: Neodyymi on suhteellisen huono sähköjohdin, jolla on alhainen sähkönjohtavuus. Tämä tarkoittaa, että se ei ole hyvä sähkön johdin eikä sovellu sovelluksiin, kuten elektronisiin johdoihin.
6. Lämpöjohtavuus: Neodyymillä on myös suhteellisen alhainen lämmönjohtavuus, mikä tekee siitä sopimattoman lämmönjohtavuussovelluksiin.
7. Väri ja kiilto: Neodymium on hopeavalkoinen metalli, jolla on kirkas metallinen kiilto.
8. Radioaktiivisuus: Kaikilla harvinaisten maametallien elementeillä on jonkin verran radioaktiivisuutta, mutta neodyymi on erittäin heikosti radioaktiivinen, joten säteilyriski ihmisille on erittäin pieni.
Neodymiumin fysikaaliset ominaisuudet tekevät siitä arvokasta tietyissä sovelluksissa, etenkin ferromagneettisten materiaalien ja korkean lämpötilan seosten valmistuksessa. Sen paramagneettiset ja antiferromagneettiset ominaisuudet tekevät siitä myös tietyn merkityksen magneettisten materiaalien ja kvanttimateriaalien tutkimuksessa.
Neodymiumin kemialliset ominaisuudet
Neodymium(Kemiallinen symboli: ND) on harvinainen maa -elementti, jolla on sarja erityisiä kemiallisia ominaisuuksia. Seuraava on yksityiskohtainen johdanto neodyymin kemiallisiin ominaisuuksiin:
1. Reaktiivisuus: Neodymium on suhteellisen aktiivinen tyyppi harvinaisten maametallien elementtejä. Ilmassa Neodymium reagoi nopeasti hapen kanssa muodostaakseen neodyymioksideja. Tämä tekee neodyymista, joka ei pysty pitämään pintaa kirkkaana huoneenlämpötilassa ja hapettuu nopeasti.
2. Liukoisuus: Neodyymi voidaan liuottaa joihinkin happoihin, kuten konsentroituneeseen typpihappoon (HNO3) ja konsentroituneeseen suolahappoon (HCL), mutta sen liukoisuus veteen on alhainen.
3. Yhdisteet: Neodymium voi muodostaa erilaisia yhdisteitä, yleensä happea, halogeenia, rikkiä ja muita elementtejä yhdisteiden, kuten oksidien, sulfidien jne. Muodostamiseksi, jne.
4. Hapetustila: Neodyymi on yleensä +3 hapetustilassa, joka on sen stabiilin hapetustilassa. Tietyissä olosuhteissa voidaan kuitenkin myös muodostaa +2 -hapettumistila.
5. Seosten muodostuminen: Neodymium voi muodostaa seoksia muiden elementtien kanssa, etenkin metallien, kuten raudan ja alumiinin kanssa neodyymi -seosten muodostamiseksi. Näillä seoksilla on usein tärkeitä sovelluksia magneettisissa ja rakenteellisissa materiaaleissa.
6. Kemiallinen reaktiivisuus: Neodymium voi toimia katalysaattorina tai osallistua reaktioprosessiin joissakin kemiallisissa reaktioissa, etenkin korkean lämpötilan seosten ja materiaalitieteiden aloilla.
7. hapettava ominaisuus: Suhteellisen aktiivisen luonteensa vuoksi neodyymi voi toimia hapettavana aineena joissakin kemiallisissa reaktioissa, aiheuttaen muille aineille elektroneja.
Neodymiumin kemialliset ominaisuudet tekevät siitä tärkeän roolin tietyissä sovelluskentissä, etenkin magneettisissa materiaaleissa, korkean lämpötilan seoksissa ja materiaalitieteellisissä tutkimuksissa.
Neodymiumin biologiset ominaisuudet
Nedymiumin käyttö lääketieteellisellä kentällä on suhteellisen rajoitettu, koska se ei ole elementti, jota vaaditaan elävissä organismeissa ja sen radioaktiivisuus on heikko, joten se ei sovellu ydinlääketieteen kuvantamiseen. On kuitenkin joitain tutkimus- ja sovellusalueita, joihin liittyy neodyymi. Seuraava on yksityiskohtainen johdanto neodyymin biolääketieteellisiin ominaisuuksiin:
1. Magneettiresonanssikuvaus (MRI) -kontrastiaine: Vaikka neodymiumia ei yleisesti käytetty kliininen kontrastiaine, voidaan käyttää MRI -kontrastiainetta. Neodyymi -ionien yhdistäminen spesifisiin molekyylirakenteisiin voi parantaa MRI -kuvien kontrastia, mikä on tiettyjen kudosten tai vaurioiden havaittavissa. Tämä sovellus on edelleen tutkimusvaiheessa, mutta sillä on potentiaalia biolääketieteelliseen kuvantamiseen.
2. Neodyymi-nanohiukkaset: Tutkijat ovat kehittäneet neodyymipohjaisia nanohiukkasia, joita voitaisiin käyttää lääkkeen synnytyksen ja syövän hoitoon. Nämä nanohiukkaset voidaan tuoda kehoon ja vapauttaa sitten lääkkeitä vastaanottajasoluissa tai suorittaa hoitoja, kuten lämpöhoitoa. Näiden hiukkasten magneettisia ominaisuuksia voidaan käyttää myös hoidon kulun ohjaamiseen ja seuraamiseen.
3. Kasvainhoito: Vaikka tutkimus ei ole suora hoito, tutkimukset osoittavat, että neodymiummagneeteja voidaan käyttää yhdessä muiden hoitojen, kuten magneettisen lämpöterapian kanssa. Tässä menetelmässä neodyymimagneettihiukkaset viedään kehoon ja lämmitetään sitten ulkoisen magneettikentän vaikutuksen alla kasvainsolujen tuhoamiseksi. Tämä on kokeellinen hoito ja sitä tutkitaan edelleen.
4. Tutkimusvälineitä: Joitakin neodyymi -elementin yhdisteitä voidaan käyttää kokeellisina työkaluina biolääketieteellisessä tutkimuksessa, kuten solu- ja molekyylibiologian tutkimuksessa. Näitä yhdisteitä käytetään yleisesti tutkimaan alueita, kuten lääkkeen synnytystä, bioanalyysiä ja molekyylikuvausta.
On huomattava, että neodyymin soveltaminen biolääketieteelliselle kentälle on suhteellisen uusi ja on edelleen jatkuvan kehityksen ja tutkimuksen alaisena. Sen sovelluksia rajoittavat harvinaiset maametallit ja radioaktiiviset ominaisuudet ja ne vaativat huolellista harkintaa. Neodyymiä tai sen yhdisteitä käytettäessä on noudatettava turvallisuutta ja eettisiä ohjeita sen varmistamiseksi, että niillä ei ole kielteisiä vaikutuksia ihmisiin ja ympäristöön.
Neodymiumin luonnollinen jakautuminen
Neodymium on harvinainen maametallari, joka on luonteeltaan suhteellisen laajasti jakautunut. Seuraava on yksityiskohtainen johdanto luonteeltaan neodyymille:
1. Olemassaolo maapallon kuoressa: neodyymi on yksi harvinaisista maametallien elementeistä, jotka ovat läsnä maankuoressa, ja sen runsaus on noin 38 mg/kg. Tämä tekee neodyymista suhteellisen runsaasti maankuoressa, joka on toiseksi harvinaisten maametallien elementtien keskuudessa. Nedymiumia esiintyy paljon enemmän kuin jotkut tavalliset metallit, kuten volframi, lyijy ja tina.
2. Harvinaisten maametallien mineraaleissa: Neodymiumia ei yleensä ole vapaiden elementtien muodossa, vaan harvinaisten maametallien mineraalien yhdisteiden muodossa. Nedymium sisältyy joihinkin suuriin harvinaisten maametallimalmeihin, kuten monasiitti ja bastnänssite. Näiden malmien neodyymi voidaan erottaa sulatus- ja uuttoprosessien avulla kaupallisiin sovelluksiin.
3. Jalometallien kerrostumissa: Neodyymi voi joskus löytää joistakin jalometallikerroksista, kuten kulta-, hopea-, kupari- ja uraanikeskuksista. Sitä on kuitenkin yleensä läsnä suhteellisen pieninä määrinä.
4. Meriveden: Vaikka neodyymi on merivedessä, sen pitoisuus on erittäin alhainen, yleensä vain mikrogrammi/litran tasolla. Siksi neodyymin uuttaminen merivedestä ei yleensä ole taloudellisesti kannattava menetelmä.
Neodyymillä on tietty runsaus maankuoressa, mutta sitä löytyy pääasiassa harvinaisten maametallien mineraaleista. Neodymiumin uuttaminen ja eristäminen vaatii usein monimutkaisia sulatus- ja jalostusprosesseja kaupallisten ja teollisuussovellusten tarpeiden tyydyttämiseksi. Harvinaisten maametallien elementeillä, kuten neodyymillä, on tärkeä rooli nykyaikaisessa tekniikassa ja teollisuudessa, joten niiden tarjonnan ja jakelun tutkiminen ja hallinta ovat ratkaisevan tärkeitä.
Neodymiumin louhinta, uuttaminen ja sulatus
Neodymiumin louhinta ja tuotanto on monimutkainen prosessi, johon yleensä liittyy seuraavat vaiheet:
1. Harvinaisten maametallien kerrostumien louhinta: neodyymi löytyy pääasiassa harvinaisissa maametallimalmeissa, kuten monasiitissa ja bastnäsiteessä. Kaivosten harvinaisten maametallimalmien kaivos on ensimmäinen askel neodyymin tuotannossa. Tähän sisältyy geologinen etsintä, louhinta, kaivaukset ja malmin uuttaminen.
2. Malmin prosessointi: Kun kaivosmalmi on uutettu, sen on suoritettava sarja fysikaalisia ja kemiallisia prosessointivaiheita harvinaisten maametallien elementtien, mukaan lukien neodyymi, erottamiseksi ja purkamiseksi. Nämä käsittelyvaiheet voivat sisältää myynnin, hiomisen, vaahdotuksen, happojen huuhtoutumisen ja liukenemisen.
3. Neodyymin erottaminen ja uuttaminen: malmin prosessoinnin jälkeen harvinaisia maametallosementtejä sisältävä lietteet vaativat yleensä edelleen erottelua ja uuttamista. Tähän sisältyy yleensä kemiallisia erotusmenetelmiä, kuten liuotinuuttoa tai ioninvaihtoa. Nämä menetelmät mahdollistavat erilaisten harvinaisten maametallien elementtien erottamisen vähitellen.
4. Neodymiumin jalostaminen: Kun neodyymi on eristetty, se tapahtuu yleensä edelleen puhdistusprosessissa epäpuhtauksien poistamiseksi ja puhtauden parantamiseksi. Tähän voi kuulua menetelmiä, kuten liuotinpoisto, pelkistys ja elektrolyysi.
5. Seosvalmiste: Jotkut neodyymit-sovellukset vaativat seostamaan sitä muilla metallielementeillä, kuten raudalla, boorilla ja alumiinilla, neodyymiseosten valmistamiseksi magneettisten materiaalien tai korkean lämpötilan seosten valmistukseen.
6. Valmistelu tuotteisiin: Neodyymielementtejä voidaan edelleen käyttää erilaisten tuotteiden, kuten magneettien, pysyvien magneettien, magneettikesonanssin kontrastien, nanohiukkasten jne. Valmistukseen. Näitä tuotteita voidaan käyttää elektroniikassa, lääketieteellisissä, energia- ja materiaalitieteiden aloilla.
On tärkeää huomata, että harvinaisten maametallien kaivos- ja tuotanto on monimutkainen prosessi, joka vaatii usein tiukkoja ympäristö- ja turvallisuusstandardeja. Lisäksi geopolitiikka ja markkinoiden vaihtelut vaikuttavat harvinaisten maametallien elementtien louhintaan ja tuotantoon, joten harvinaisten maametallien elementtien tuotanto ja tarjonta ovat herättäneet kansainvälistä huomiota.
Neodyymielementin havaitsemismenetelmä
1. Atomien absorptiospektrometria (AAS): Atomien absorptiospektrometria on yleisesti käytetty kvantitatiivinen analyysimenetelmä, joka soveltuu metallisten elementtien pitoisuuden mittaamiseen. Muunnalla mitattava näyte yksittäisiksi atomeiksi tai ioneiksi säteilee näytteen tietyn aallonpituuden valonlähteellä ja mittaamalla valon absorptio, näytteen metallielementin pitoisuus voidaan määrittää. AAS: lla on korkea herkkyys, hyvä selektiivisyys ja helppo toiminta.
2. Spektrin skannausmenetelmä: Spektrin skannausmenetelmä määrittää elementtien pitoisuuden mittaamalla valon absorptio tai emissio näytteen eri aallonpituuksilla. Yleisesti käytettyjä spektrin skannausmenetelmiä ovat ultravioletti-näkyvä absorptiospektroskopia (UV-Vis), fluoresenssispektroskopia ja atomiemissiospektroskopia (AES). Nämä menetelmät voivat mitata neodyymin pitoisuuden näytteissä valitsemalla sopivat aallonpituudet ja hallitsemalla instrumenttiparametreja.
3. Röntgenfluoresenssispektrometria (XRF): Röntgenfluoresenssispektrometria on tuhoava analyyttinen menetelmä, joka sopii kiinteiden aineiden, nesteiden ja kaasujen alkuainepitoisuuden mittaamiseen. Tämä menetelmä määrittelee elementtien pitoisuuden säteilemällä ominaisia fluoresenssisäteilyä näytteen jälkeen, joka on herättänyt röntgenkuvat ja mitata fluoresenssispektrin piikkien sijainti ja voimakkuus. XRF: llä on useiden elementtien nopea, herkkä ja samanaikainen mittaus.
4. Induktiivisesti kytketty plasman massaspektrometria (ICP-MS): ICP-MS on erittäin herkkä analyyttinen menetelmä, joka soveltuu jäljitys- ja ultrajohtoelementtien mittaamiseen. Tämä menetelmä määrittää elementtien pitoisuuden muuntamalla mitattavan näytteen ladattaviksi ioneiksi käyttämällä induktiivisesti kytkettyyn plasmaan tuottamaan korkean lämpötilan plasmaa näytteen ionisoimiseksi ja sitten käyttämällä massaspektrometriä massan analyysiin. ICP-MS: llä on erittäin korkea herkkyys, selektiivisyys ja kyky mitata useita elementtejä samanaikaisesti.
5. Induktiivisesti kytketty plasman optinen emissiospektrometria (ICP-OEES): ICP-OES: n toimintaperiaate on käyttää viritettyjen tila-atomien ja ioneja induktiivisesti kytkettyjen plasman (ICP) tuottamien korkean lämpötilan plasman (ICP) tuottamassa plasmassa. . Koska jokaisella elementillä on erilaiset spektriviivat, näytteen elementit voidaan määrittää mittaamalla nämä spektriviivat
Nämä havaitsemismenetelmät voidaan valita tarpeen mukaan näytetyypistä riippuen, vaadittava havaitsemisherkkyys ja analyyttiset olosuhteet. Käytännön sovelluksissa voidaan valita sopivin menetelmä praseodyymin sisällön määrittämiseksi tutkimuksen tai teollisuuden tarpeiden perusteella.
Atomien absorptiomenetelmän spesifinen käyttö neodyymielementin mittaamiseksi
Elementtien mittauksessa atomien absorptiomenetelmällä on suuri tarkkuus ja herkkyys, mikä tarjoaa tehokkaan keinon elementtien kemiallisten ominaisuuksien, yhdistelmäkoostumuksen ja pitoisuuden tutkimiseksi.
Seuraavaksi käytimme atomien absorptiota neodyymin määrän mittaamiseen. Erityiset vaiheet ovat seuraavat:
Valmista testattava näyte. Näytteen valmistamiseksi mitattavan liuokseen on yleensä tarpeen käyttää sekoitettua happoa ruuansulatukseen seuraavan mittauksen helpottamiseksi.
Valitse sopiva atomien absorptiospektrometri. Valitse sopiva atomien absorptiospektrometri mitattavan näytteen ominaisuuksien ja mitattavan neodyymipitoisuuden alueiden alueiden kanssa.
Säädä atomien absorptiospektrometrin parametrit. Mitattavan elementin ja instrumentin mallin mukaan säädä atomi -absorptiospektrometrin parametrejä, mukaan lukien valonlähde, atomizeri, ilmaisin jne.
Mittaa neodymiumin absorbanssi. Testattava näyte asetetaan atomizeriin ja tietyn aallonpituuden valonsäteily säteilee valonlähteen läpi. Mitattava neodyymielementti absorboi tämän valonsäteilyn ja tuottaa energiatason siirtymisen. Neodymiumin absorbanssi mitataan ilmaisimella.Kalvoa neodyymipitoisuus. Absorbanssin ja vakiokäyrän perusteella laskettiin neodyymielementin pitoisuus.
Yllä olevan sisällön kautta voimme selvästi ymmärtää neodyymin merkityksen ja ainutlaatuisuuden. Yhtenä harvinaisista maametallien elementeistä Neodymiumilla on ainutlaatuisia fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia, jotka tekevät siitä laajasti käytetyn nykyaikaisessa tieteessä ja tekniikassa. Magneettisista materiaaleista optisiin instrumentteihin, katalyysistä ilmailu- ja avaruuteen, neodymiumilla on avainasemassa. Vaikka Neodymium -ymmärryksestämme ja sovelluksistamme on edelleen paljon tuntemattomia, tieteen ja tekniikan jatkuvalla edistymisellä, meillä on syytä uskoa, että pystymme ymmärtämään neodyymia syvemmin tulevaisuudessa ja käyttämään sen ainutlaatuisia ominaisuuksia saadakseen etuja ihmisyhteiskunnan kehitykseen. Tule lisää mahdollisuuksia ja siunauksia.
Viestin aika: joulukuu-10-2024