Elemento magico delle terre rare: "Re del magnete permanente" - Neodimio

bastnasite

Il neodimio, numero atomico 60, peso atomico 144,24, con un contenuto dello 0,00239% nella crosta, esiste principalmente in monazite e bastnaesite. In natura esistono sette isotopi del neodimio: neodimio 142, 143, 144, 145, 146, 148 e 150, tra i quali il neodimio 142 ha il contenuto più elevato. Con la nascita del praseodimio nacque il neodimio. L'arrivo del neodimio ha attivato il campo delle terre rare e ha svolto un ruolo importante in esso. E influenza il mercato delle terre rare.

Scoperta del neodimio

Karl Orvon Welsbach (1858-1929), lo scopritore del neodimio

Nel 1885, il chimico austriaco Carl Orvon Welsbach Carl Auer von Welsbach scoprì il neodimio a Vienna. Separò il neodimio e il praseodimio dai materiali simmetrici del neodimio separando e cristallizzando il nitrato di ammonio tetraidrato dall'acido nitrico e allo stesso tempo separò mediante analisi spettrale, ma non fu separato in una forma relativamente pura fino al 1925.

Dagli anni '50, il neodimio ad elevata purezza (oltre il 99%) veniva ottenuto principalmente mediante il processo di scambio ionico della monazite. Il metallo stesso si ottiene elettrolizzando il suo sale alogenuro. Attualmente, la maggior parte del neodimio viene estratta da (Ce,La,Nd,Pr)CO3F in basta Nathanite e purificata mediante estrazione con solvente. La purificazione a scambio ionico riserva la massima purezza (solitamente > 99,99%) per la preparazione. Poiché è difficile rimuovere l'ultima traccia di praseodimio nell'era in cui la produzione dipende dalla tecnologia di cristallizzazione a fasi, il primo vetro al neodimio prodotto negli anni '30 ha un colore viola più puro e un tono di colore più rosso o arancione rispetto alla versione moderna.

Metallo al neodimio

Il neodimio metallico ha una lucentezza metallica argentata brillante, un punto di fusione di 1024°C, una densità di 7,004 g/cm e paramagnetismo. Il neodimio è uno dei metalli delle terre rare più attivi, che si ossida e scurisce rapidamente nell'aria, quindi forma uno strato di ossido e poi si stacca, esponendo il metallo a ulteriore ossidazione. Pertanto, il campione di neodimio con una dimensione di un centimetro viene completamente ossidato entro un anno. Reagisce lentamente in acqua fredda e rapidamente in acqua calda.

Configurazione elettronica al neodimio

Configurazione elettronica:

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

Le prestazioni del laser al neodimio sono causate dalla transizione degli elettroni orbitali 4f tra diversi livelli di energia. Questo materiale laser è ampiamente utilizzato nella comunicazione, nell'archiviazione di informazioni, nelle cure mediche, nella lavorazione meccanica, ecc. Tra questi, il granato di ittrio e alluminio Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) è ampiamente utilizzato con prestazioni eccellenti e il granato di gallio scandio gadolinio drogato con Nd con livelli più elevati efficienza.

Applicazione del neodimio

Il più grande utilizzatore di neodimio è il materiale a magnete permanente NdFeB. Il magnete NdFeB è chiamato "il re dei magneti permanenti" a causa del suo prodotto ad alta energia magnetica. È ampiamente utilizzato nell'elettronica, nei macchinari e in altri settori per le sue eccellenti prestazioni. Francis Wall, professore di estrazione mineraria applicata presso la Cumberland School of Mining, Università di Exeter, Regno Unito, ha dichiarato: "In termini di magneti, non c'è davvero nulla che possa competere con il neodimio. Il successo dello sviluppo dell'Alpha Magnetic Spectrometer indica che le proprietà magnetiche dei magneti NdFeB in Cina sono entrati a livello mondiale.

Magnete al neodimio sul disco rigido

Il neodimio può essere utilizzato per produrre ceramica, vetro viola brillante, rubino artificiale nel laser e vetro speciale in grado di filtrare i raggi infrarossi. Utilizzato insieme al praseodimio per realizzare occhiali per soffiatori di vetro.

L'aggiunta dell'1,5% ~ 2,5% di nano ossido di neodimio nella lega di magnesio o alluminio può migliorare le prestazioni alle alte temperature, la tenuta all'aria e la resistenza alla corrosione della lega ed è ampiamente utilizzato come materiale aerospaziale per l'aviazione.

Il granato di alluminio nano-ittrio drogato con ossido di nano-neodimio produce un raggio laser a onde corte, ampiamente utilizzato per la saldatura e il taglio di materiali sottili con spessore inferiore a 10 mm nell'industria.

Asta laser Nd:YAG

Nelle cure mediche, il laser a granato di nano ittrio e alluminio drogato con nano ossido di neodimio viene utilizzato per rimuovere ferite chirurgiche o disinfettare le ferite al posto dei bisturi chirurgici.

Il vetro al neodimio viene prodotto aggiungendo ossido di neodimio al vetro fuso. La lavanda di solito appare nel vetro al neodimio sotto la luce del sole o con una lampada a incandescenza, ma l'azzurro appare sotto l'illuminazione di una lampada fluorescente. Il neodimio può essere utilizzato per colorare delicate sfumature di vetro come il viola puro, il rosso vino e il grigio caldo.

vetro al neodimio

Con lo sviluppo della scienza e della tecnologia e l'espansione e l'estensione della scienza e della tecnologia delle terre rare, il neodimio avrà uno spazio di utilizzo più ampio