Élément magique de terres rares : « Roi de l'aimant permanent » - Néodyme

bastnasite

Le néodyme, numéro atomique 60, poids atomique 144,24, avec une teneur de 0,00239 % dans la croûte, existe principalement dans la monazite et la bastnaésite. Il existe sept isotopes du néodyme dans la nature : le néodyme 142, 143, 144, 145, 146, 148 et 150, parmi lesquels le néodyme 142 a la teneur la plus élevée. Avec la naissance du praséodyme, le néodyme est né. L'arrivée du néodyme a activé le champ des terres rares et y a joué un rôle important. Et influence le marché des terres rares.

Découverte du Néodyme

Karl Orvon Welsbach (1858-1929), le découvreur du néodyme

En 1885, le chimiste autrichien Carl Orvon Welsbach Carl Auer von Welsbach découvre le néodyme à Vienne. Il a séparé le néodyme et le praséodyme des matériaux symétriques en néodyme en séparant et en cristallisant le nitrate d'ammonium tétrahydraté de l'acide nitrique, et en même temps séparé par analyse spectrale, mais il n'a été séparé sous une forme relativement pure qu'en 1925.

Depuis les années 1950, le néodyme de haute pureté (plus de 99 %) était principalement obtenu par échange d’ions de monazite. Le métal lui-même est obtenu par électrolyse de son sel halogénure. À l'heure actuelle, la majeure partie du néodyme est extraite du (Ce, La, Nd, Pr) CO3F dans la basta Nathanite et purifiée par extraction par solvant. La purification par échange d'ions réserve la pureté la plus élevée (généralement > 99,99 %) pour la préparation. Parce qu'il est difficile d'éliminer la dernière trace de praséodyme à l'époque où la fabrication dépend de la technologie de cristallisation par étapes, le premier verre en néodyme fabriqué dans les années 1930 a une couleur violette plus pure. et une tonalité de couleur plus rouge ou orange que la version moderne.

Métal néodyme

Le néodyme métallique a un éclat métallique argenté brillant, un point de fusion de 1 024 °C, une densité de 7,004 g/cm et un paramagnétisme. Le néodyme est l'un des métaux des terres rares les plus actifs, qui s'oxyde et s'assombrit rapidement dans l'air, puis forme une couche d'oxyde puis se décolle, exposant le métal à une oxydation supplémentaire. Par conséquent, l’échantillon de néodyme d’une taille d’un centimètre est complètement oxydé en un an. Il réagit lentement dans l'eau froide et rapidement dans l'eau chaude.

Configuration électronique néodyme

Configuration électronique :

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

Les performances laser du néodyme sont causées par la transition des électrons orbitaux 4f entre différents niveaux d'énergie. Ce matériau laser est largement utilisé dans la communication, le stockage d'informations, le traitement médical, l'usinage, etc. Parmi eux, le grenat d'yttrium et d'aluminium Y3Al5O12: Nd (YAG: Nd) est largement utilisé avec d'excellentes performances, et le grenat de gadolinium scandium gallium dopé au Nd avec des performances plus élevées. efficacité.

Application du néodyme

Le plus grand utilisateur de néodyme est le matériau à aimant permanent NdFeB. L'aimant NdFeB est appelé « le roi des aimants permanents » en raison de son produit à haute énergie magnétique. Il est largement utilisé dans l’électronique, les machines et d’autres industries pour ses excellentes performances. Francis Wall, professeur d'exploitation minière appliquée à la Cumberland School of Mining, Université d'Exeter, Royaume-Uni, a déclaré : « En termes d'aimants, il n'y a vraiment rien qui puisse rivaliser avec le néodyme. Le développement réussi du spectromètre magnétique Alpha indique que les propriétés magnétiques des aimants NdFeB en Chine sont entrés au niveau mondial.

Aimant néodyme sur disque dur

Le néodyme peut être utilisé pour fabriquer de la céramique, du verre violet vif, du rubis artificiel au laser et du verre spécial capable de filtrer les rayons infrarouges. Utilisé avec le praséodyme pour fabriquer des lunettes pour les souffleurs de verre.

L'ajout de 1,5 % à 2,5 % d'oxyde de nano-néodyme dans un alliage de magnésium ou d'aluminium peut améliorer les performances à haute température, l'étanchéité à l'air et la résistance à la corrosion de l'alliage, et il est largement utilisé comme matériau aérospatial pour l'aviation.

Le grenat d'aluminium nano-yttrium dopé à l'oxyde de nano-néodyme produit un faisceau laser à ondes courtes, largement utilisé pour souder et couper des matériaux minces d'une épaisseur inférieure à 10 mm dans l'industrie.

Tige laser Nd:YAG

Dans le traitement médical, le laser grenat nano-yttrium-aluminium dopé à l'oxyde de nano-néodyme est utilisé pour enlever les plaies chirurgicales ou désinfecter les plaies à la place des couteaux chirurgicaux.

Le verre au néodyme est fabriqué en ajoutant de l'oxyde de néodyme dans le verre fondu. La lavande apparaît généralement dans le verre néodyme sous la lumière du soleil ou sous une lampe à incandescence, mais le bleu clair apparaît sous l'éclairage d'une lampe fluorescente. Le néodyme peut être utilisé pour colorer des nuances délicates de verre telles que le violet pur, le rouge vin et le gris chaud.

verre néodyme

Avec le développement de la science et de la technologie ainsi que l'expansion et l'extension de la science et de la technologie des terres rares, le néodyme aura un espace d'utilisation plus large.