Elemento de terras raras máxicas: "Rei do imán permanente"-Neodimio

bastnasita

O neodimio, número atómico 60, peso atómico 144,24, cun contido de 0,00239% na codia, existe principalmente en monacita e bastnaesita. Existen sete isótopos de neodimio na natureza: o neodimio 142, 143, 144, 145, 146, 148 e 150, entre os que o neodimio 142 ten o maior contido. Co nacemento do praseodimio xurdiu o neodimio. A chegada do neodimio activou o campo de terras raras e xogou un papel importante nel. E inflúe no mercado de terras raras.

Descubrimento do neodimio

Karl Orvon Welsbach (1858-1929), o descubridor do neodimio

En 1885, o químico austríaco Carl Orvon Welsbach Carl Auer von Welsbach descubriu o neodimio en Viena. Separou o neodimio e o praseodimio dos materiais de neodimio simétricos separando e cristalizando o nitrato de amonio tetrahidratado do ácido nítrico, e ao mesmo tempo separou mediante análise espectral, pero non foi separado nunha forma relativamente pura ata 1925.

Desde a década de 1950, o neodimio de alta pureza (máis do 99%) obtívose principalmente mediante o proceso de intercambio iónico da monacita. O propio metal obtense electrolizando o seu sal haluro. Na actualidade, a maior parte do neodimio extráese do (Ce,La,Nd,Pr)CO3F en basta Nathanite e se purifica mediante extracción con disolvente. A purificación de intercambio iónico reserva esa pureza máis alta (xeralmente > 99,99%) para a preparación. Debido a que é difícil eliminar o último rastro de praseodimio na época na que a fabricación depende da tecnoloxía de cristalización escalonada, o vidro de neodimio temprano fabricado na década de 1930 ten unha cor púrpura máis pura. e un ton de cor máis vermello ou laranxa que a versión moderna.

Metal de neodimio

O neodimio metálico ten un brillo metálico prateado brillante, un punto de fusión de 1024 °C, unha densidade de 7,004 g/cm2 e un paramagnetismo. O neodimio é un dos metais de terras raras máis activos, que se oxida e escurece rapidamente no aire, despois forma unha capa de óxido e despois se desprende, expoñendo o metal a unha maior oxidación. Polo tanto, a mostra de neodimio cun tamaño dun centímetro está completamente oxidada nun ano. Reacciona lentamente en auga fría e rapidamente en auga quente.

Configuración electrónica de neodimio

Configuración electrónica:

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

O rendemento do láser do neodimio é causado pola transición de electróns orbitais 4f entre diferentes niveis de enerxía. Este material láser úsase amplamente na comunicación, almacenamento de información, tratamento médico, mecanizado, etc. Entre eles, o granate de itrio aluminio Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) é amplamente utilizado cun excelente rendemento e o granate de galio de escandio dopado con Nd con maior eficiencia.

Aplicación de Neodimio

O maior usuario de neodimio é o material de imán permanente NdFeB. O imán de NdFeB chámase "o rei dos imáns permanentes" polo seu produto de alta enerxía magnética. É amplamente utilizado en electrónica, maquinaria e outras industrias polo seu excelente rendemento. Francis Wall, profesor de minería aplicada na Cumberland School of Mining, Universidade de Exeter, Reino Unido, dixo: "En termos de imáns, realmente non hai nada que poida competir co neodimio. O desenvolvemento exitoso do espectrómetro magnético alfa indica que as propiedades magnéticas dos imáns de NdFeB en China entraron no nivel de clase mundial.

Imán de neodimio no disco duro

O neodimio pódese usar para facer cerámica, vidro violeta brillante, rubí artificial en láser e vidro especial que pode filtrar os raios infravermellos. Úsase xunto co praseodimio para facer lentes para sopladores de vidro.

Engadindo 1,5% ~ 2,5% de nano-óxido de neodimio a aliaxe de magnesio ou aluminio pode mellorar o rendemento a altas temperaturas, a estanqueidade ao aire e a resistencia á corrosión da aliaxe, e úsase amplamente como material aeroespacial para a aviación.

O granate de aluminio de nano-itrio dopado con óxido de nano-neodimio produce un raio láser de onda curta, que é amplamente utilizado para soldar e cortar materiais finos con espesores inferiores a 10 mm na industria.

Barra láser Nd:YAG

No tratamento médico, o láser granate de nano itrio de aluminio dopado con nanoóxido de neodimio úsase para eliminar feridas cirúrxicas ou desinfectar as feridas en lugar de coitelos cirúrxicos.

O vidro de neodimio faise engadindo óxido de neodimio ao vidro fundido. A lavanda adoita aparecer en vidro de neodimio baixo a luz solar ou unha lámpada incandescente, pero o azul claro aparece baixo a iluminación da lámpada fluorescente. O neodimio pódese usar para colorear delicados tons de vidro como violeta puro, vermello viño e gris cálido.

vidro de neodimio

Co desenvolvemento da ciencia e tecnoloxía e a expansión e extensión da ciencia e tecnoloxía de terras raras, o neodimio terá un espazo de utilización máis amplo.