Vai tu zināji? Elementu neodīmiju Vīnē 1885. gadā atklāja Kārlis Auers. Pētot amonija dinitrāta tetrahidrātu, ORR atdalīja neodīmiju unprazeodīmsno neodīma un praseodīma maisījuma spektroskopiskā analīzē. Lai pieminētu atklājējuyttrium, vācu ķīmiķis Velsbahs, Orrs nosauca neodīmu "Neodīms", kas iegūti no grieķu vārdiem" neos ", kas nozīmē" jaunu "un" didymos ", kas nozīmē" dvīņi ".
Pēc tam, kad ORR atklāja elementuneodīms, citi ķīmiķi bija skeptiski noskaņoti pret atklāšanu. Tomēr 1925. gadā tika ražots pirmais metāla paraugs. Piecdesmitajos gados Lindsay Chemical Division
Veica neodīma komerciālu attīrīšanu, izmantojot jonu apmaiņas metodes.
Kādu laiku pēc neodīma atklāšanas tas netika plaši izmantots. Tomēr, attīstoties zinātnei un tehnoloģijai, neodīma elements ir sācis izmantot daudzās jomās tā unikālo fizikālo un ķīmisko īpašību dēļ. Pagājušā gadsimta 30. gados kā stikla krāsvielu tika izmantots komerciālais neodīms, un neodīma stikls tika izmantots, lai izveidotu sarkanīgu vai oranžu nokrāsu stiklu.
Neodīmsir piesaistījis lielu uzmanību tās unikālo fizikālo un ķīmisko īpašību dēļ. It īpaši pēdējos gadosneodīmsDaudzās jomās turpināja paplašināties, un tā vērtība ir kļuvusi arvien ievērojamāka. Tātad, kas ir tik unikāls neodīmijā? Šodien atklāsim neodīma noslēpumu.
Neodīmija elementa lietojumprogrammu lauki
1. Magnētiskie materiāli: visizplatītākais neodīmija pielietojums ir pastāvīgo magnētu ražošanā. Jo īpaši neodīma dzelzs bora magnēti (NDFEB) ir vieni no spēcīgākajiem zināmajiemPastāvīgie magnēti. Šos magnētus plaši izmanto, lai pārveidotu un uzglabātu enerģiju tādās ierīcēs kā motori, ģeneratori, magnētiskās rezonanses attēlveidošanas aprīkojums, cietie diskus, skaļruņi un elektriskie transportlīdzekļi.
2. NDFEB sakausējums: Papildus tam, ka tiek izmantots pastāvīgajos magnēta materiālos, neodīmiju izmanto arī NDFEB sakausējuma izgatavošanai, kas ir augstas stiprības, viegls konstrukcijas materiāls, ko izmanto gaisa kuģu motoru izgatavošanai,Automobiļu detaļas un citi augstas veiktspējas materiāli. Izturības pielietojums.
3. Neodīma dzelzs sakausējums: Neodīmu var arī sakausēt ar dzelzi, lai izgatavotu augstas veiktspējas magnētiskos materiālus, piemēram, motora un ģeneratora lietojumos elektriskos transportlīdzekļos.
4. Ūdens apstrāde: neodīma savienojumus var izmantot ūdens apstrādē, īpaši, lai noņemtu fosfātus attīrītos notekūdeņos. Tam ir būtiska ietekme uz vides aizsardzību un ūdens resursu pārvaldību.
5. NDFEB pulveris: neodīmijam ir liela nozīme NDFEB pulveru ražošanā, kurus izmanto pastāvīgu magnētu ražošanā.
6. Medicīniskās lietojumprogrammas: lai arī neodīmija nav primārā pielietojuma zona, tas tiek izmantots arī dažos medicīniskos aprīkojumā, piemēram, magnētiskās rezonanses attēlveidošanas (MRI) mašīnās.
7. Neodīma savienojumi: Neodīma savienojumi tiek izmantoti arī dažos augstas temperatūras sakausējumos un katalizatoros.
Neodīma unikālās magnētiskās un ķīmiskās īpašības to plaši izmanto daudzās jomās, īpaši elektronikā, enerģijas un materiālu zinātnē.
Neodīmija fizikālās īpašībasNeodīmsĶīmiskais simbols: ND, atomu numurs: 60. Tas ir retzemju elements ar virkni unikālu fizikālo īpašību. Šis ir detalizēts ievads neodīma fizikālajās īpašībās:
1. Blīvums: neodīma blīvums ir aptuveni 7,01 g/kubikcentimetrs. Tas padara to vieglāku nekā daudzi citi metāliski elementi, bet tomēr samērā blīvi.
2. Kušanas un viršanas punkti: Neodīma kušanas temperatūra ir aptuveni 1024 grādi pēc Celsija (1875 grādi pēc Fārenheita), savukārt viršanas punkts ir aptuveni 3074 grādi pēc Celsija (5565 grādi pēc Fahrenheit). Tas norāda, ka neodīmijam ir salīdzinoši augstas kausēšanas un viršanas punkti, padarot to stabilu vidē augstā temperatūrā.
3. Kristāla struktūra: neodīmijam dažādās temperatūrās būs dažādas kristāla struktūras. Istabas temperatūrā tam ir sešstūra tuvākā iesaiņotā struktūra, bet, kad temperatūra paaugstinās līdz aptuveni 863 grādiem pēc Celsija, mainās uz ķermeni vērsta kubiskā struktūra.
4. Magnētisms:Neodīmsir paramagnētisks istabas temperatūrā, kas nozīmē, ka to piesaista ārējie magnētiskie lauki. Tomēr, atdzesējot līdz ļoti zemai temperatūrai (apmēram -253,2 grādi pēc Celsija vai -423,8 grādiem pēc Fārenheita), tas kļūst antiferromagnētisks, uzrādot pretējās regulārā magnētisma īpašības.
5. Elektriskā vadītspēja: neodīms ir salīdzinoši slikts elektrības vadītājs ar zemu elektrisko vadītspēju. Tas nozīmē, ka tas nav labs elektrības vadītājs un nav piemērots tādiem lietojumiem kā elektroniski vadi.
6. Siltumvadītspēja: neodīmam ir arī salīdzinoši zema siltumvadītspēja, padarot to nepiemērotu siltumvadītspējas lietojumiem.
7. Krāsa un spīdums: Neodīms ir sudraba balts metāls ar spilgtu metālisku spīdumu.
8. Radioaktivitāte: visiem retzemju elementiem ir zināma radioaktivitāte, bet neodīms ir ļoti vāji radioaktīvs, tāpēc radiācijas risks cilvēkiem ir ļoti zems.
Neodīma fizikālās īpašības padara to vērtīgu īpašos lietojumos, īpaši feromagnētisko materiālu un augstas temperatūras sakausējumu ražošanā. Tās paramagnētiskās un antiferromagnētiskās īpašības arī padara to zināmu nozīmi magnētisko materiālu un kvantu materiālu izpētē.
Neodīma ķīmiskās īpašības
Neodīms(Ķīmiskais simbols: ND) ir retzemju elements ar virkni īpašu ķīmisku īpašību. Šis ir detalizēts ievads neodīma ķīmiskajās īpašībās:
1. Reaktivitāte: Neodīms ir salīdzinoši aktīvs retzemju elementu tips. Gaisā neodīms ātri reaģē ar skābekli, veidojot neodīma oksīdus. Tas neodīms nespēj saglabāt tās virsmas spilgtu istabas temperatūrā un ātri oksidēsies.
2. Šķīdība: neodīmiju var izšķīdināt dažās skābēs, piemēram, koncentrētā slāpekļskābē (HNO3) un koncentrētā sālsskābē (HCl), bet tā šķīdība ūdenī ir zema.
3. Savienojumi: Neodīms var veidot dažādus savienojumus, parasti ar skābekli, halogēnu, sēru un citiem elementiem, lai veidotu savienojumus, piemēram, oksīdus, sulfīdus utt.
4. oksidācijas stāvoklis: neodīms parasti pastāv +3 oksidācijas stāvoklī, kas ir tā stabilākais oksidācijas stāvoklis. Tomēr noteiktos apstākļos var veidoties arī +2 oksidācijas stāvoklis.
5. Sakausējuma veidošanās: Neodīms var veidot sakausējumus ar citiem elementiem, īpaši ar tādiem metāliem kā dzelzs un alumīnijs, veidojot neodīma sakausējumus. Šiem sakausējumiem bieži ir svarīgi pielietojumi magnētiskos un strukturālos materiālos.
6. Ķīmiskā reaktivitāte: neodīmija var kalpot kā katalizators vai piedalīties reakcijas procesā dažās ķīmiskajās reakcijās, īpaši augstas temperatūras sakausējumu un materiālu zinātnes laukos.
7. oksidējošā īpašība: Salīdzinoši aktīvā rakstura dēļ neodīms var darboties kā oksidējošs līdzeklis dažās ķīmiskās reakcijās, izraisot citu vielu zaudēšanu elektronus.
Neodīma ķīmiskās īpašības padara to nozīmīgu lomu īpašās uzklāšanas jomās, īpaši magnētiskos materiālos, augstās temperatūras sakausējumos un materiālu zinātnes pētījumos.
Neodīmija bioloģiskās īpašības
Neodīma pielietojums biomedicīnas jomā ir salīdzinoši ierobežots, jo tas nav elements, kas vajadzīgs dzīviem organismiem, un tā radioaktivitāte ir vāja, padarot to nepiemērotu kodolmedicīnas attēlveidošanai. Tomēr ir dažas pētniecības un pielietojuma jomas, kas saistītas ar neodīmu. Šis ir detalizēts ievads neodīma biomedicīnas īpašībās:
1. Magnētiskās rezonanses attēlveidošanas (MRI) kontrastviela: lai arī neodīmiju var izmantot, lai arī tas nav parasti lietots klīniskais kontrastviela. Neodīma jonu apvienošana īpašās molekulārās struktūrās var uzlabot MRI attēlu kontrastu, padarot noteiktus audus vai bojājumus vieglāk novērojamus. Šis pielietojums joprojām ir pētniecības stadijā, bet tam ir potenciāls biomedicīnas attēlveidošanai.
2. Neodīma nanodaļiņas: pētnieki ir izstrādājuši neodīmas bāzes nanodaļiņas, kuras varētu izmantot zāļu ievadīšanai un vēža ārstēšanai. Šīs nanodaļiņas var ievest ķermenī un pēc tam atbrīvot zāles saņēmēja šūnās vai veikt ārstēšanu, piemēram, siltuma terapiju. Šo daļiņu magnētiskās īpašības var izmantot arī, lai vadītu un uzraudzītu apstrādes gaitu.
3. Audzēja ārstēšana: lai arī tā nav tieša ārstēšana, pētījumi rāda, ka neodīma magnētus var izmantot kopā ar citām ārstēšanas metodēm, piemēram, magnētisko siltuma terapiju. Šajā metodē neodīma magnēta daļiņas tiek ievadītas organismā un pēc tam uzkarsē ārējā magnētiskā lauka ietekmē, lai iznīcinātu audzēja šūnas. Šī ir eksperimentāla ārstēšana un joprojām tiek pētīta.
4. Pētniecības rīki: Dažus elementa neodīma savienojumus var izmantot kā eksperimentālus instrumentus biomedicīnas pētījumos, piemēram, šūnu un molekulārās bioloģijas izpētē. Šos savienojumus parasti izmanto, lai izpētītu tādas jomas kā zāļu piegāde, bioanalīze un molekulārā attēlveidošana.
Jāatzīmē, ka neodīma pielietojums biomedicīnas jomā ir salīdzinoši jauns un joprojām tiek nepārtraukti attīstīts un pētījums. Tās pielietojumu ierobežo tās retzemju un radioaktīvās īpašības, un tām ir rūpīgi jāapsver. Izmantojot neodīmu vai tā savienojumus, jāievēro drošība un ētiskās vadlīnijas, lai nodrošinātu, ka tām nav negatīvas ietekmes uz cilvēkiem un vidi.
Neodīmija dabiskais sadalījums
Neodīms ir retzemju elements, kas dabā ir samērā plaši izplatīts. Šis ir detalizēts ievads neodīma sadalījumā dabā:
1. Pastāvēšana Zemes garozā: Neodīms ir viens no retzemju elementiem, kas atrodas Zemes garozā, un tās pārpilnība ir aptuveni 38 mg/kg. Tas padara neodīmu samērā bagātīgu Zemes garozā, ierindojoties otrajā vietā starp retzemju elementiem pēc cerija. Neodīms notiek daudz lielākā pārpilnībā nekā daži kopīgi metāli, piemēram, volframs, svins un alva.
2. Retu zemes minerālos: neodīms parasti neeksistē brīvu elementu veidā, bet gan savienojumu veidā retzemju minerālos. Neodīms ir ietverts dažās galvenajās retzemju rūdās, piemēram, monazīts un bastnäsite. Neodīmu šajās rūdās var atdalīt, izmantojot kausēšanas un ekstrakcijas procesus komerciāliem pielietojumiem.
3. Dārgmetāla nogulsnēs: neodīmiju dažreiz var atrast dažās dārgmetāla atradnēs, piemēram, zelta, sudraba, vara un urāna nogulsnēs. Tomēr tas parasti ir salīdzinoši mazos daudzumos.
4. Jūras ūdens: lai arī neodīms pastāv jūras ūdenī, tā koncentrācija ir ļoti zema, parasti tikai mikrogramu/litru līmenī. Tāpēc neodīma iegūšana no jūras ūdens parasti nav ekonomiski dzīvotspējīga metode.
Neodīmijam ir zināms pārpilnība Zemes garozā, bet tas galvenokārt ir sastopams retzemju minerālos. Neodīma iegūšanai un izolēšanai bieži nepieciešami sarežģīti kausēšanas un rafinēšanas procesi, lai apmierinātu komerciālo un rūpniecisko lietojumu vajadzības. Retzemju elementiem, piemēram, neodīmam, ir svarīga loma mūsdienu tehnoloģijās un rūpniecībā, tāpēc to piegādes un izplatīšanas izpēte un pārvaldība ir būtiska.
Neodīmija kalnrūpniecība, ekstrakcija un kausēšana
Neodīmija ieguve un ražošana ir sarežģīts process, kas parasti ietver šādas darbības:
1. Retu zemes nogulšņu ieguve: Neodīms galvenokārt ir sastopams retzemju rūdās, piemēram, monazīts un bastnäsite. Retu rūdu kalnrūpniecības rūdas ir pirmais solis neodīma ražošanā. Tas ietver ģeoloģiskās izpētes, ieguves rūpniecību, rakšanu un rūdas ekstrakciju.
2. Rūdas apstrāde: Kad kalnrūpniecības rūda ir ekstrahēta, tai jāiet cauri virknei fizikālu un ķīmisku apstrādes pakāpienu, lai atdalītu un ekstrahētu retzemju elementus, ieskaitot neodīmiju. Šie ārstēšanas posmi var ietvert sasmalcināšanu, slīpēšanu, flotāciju, skābes izskalošanos un izšķīšanu.
3. Neodīma atdalīšana un ekstrakcija: pēc rūdas apstrādes virca, kas satur retzemju elementus, parasti ir nepieciešama turpmāka atdalīšana un ekstrakcija. Parasti tas ietver ķīmiskās atdalīšanas metodes, piemēram, ekstrakciju ar šķīdinātāju vai jonu apmaiņu. Šīs metodes ļauj pakāpeniski atdalīt dažādus retzemju elementus.
4. Neodīma rafinēšana: Kad neodīms ir izolēts, tas parasti tiek veikts papildu rafinēšanas process, lai noņemtu piemaisījumus un uzlabotu tīrību. Tas var ietvert tādas metodes kā šķīdinātāja ekstrakcija, reducēšana un elektrolīze.
5. Sakausējuma sagatavošana: Dažiem neodīma pielietojumiem ir nepieciešams leģēt ar citiem metāla elementiem, piemēram, dzelzi, boru un alumīniju, lai sagatavotu neodīma sakausējumus magnētisko materiālu izgatavošanai vai augstas temperatūras sakausējumiem.
6. Sagatavošana produktos: neodīma elementus var tālāk izmantot, lai sagatavotu dažādus produktus, piemēram, magnētus, pastāvīgus magnētus, magnētiskās rezonanses kontrasta aģentus, nanodaļiņas utt. Šos produktus var izmantot elektronikas, medicīnas, enerģijas un materiālu zinātnes laukos.
Ir svarīgi atzīmēt, ka retzemju elementu kalnrūpniecība un ražošana ir sarežģīts process, kam bieži ir nepieciešami stingri vides un drošības standarti. Turklāt retzemju elementu ieguves un ražošanas piegādes ķēdi ietekmē arī ģeopolitika un tirgus svārstības, tāpēc retzemju elementu ražošana un piegāde ir piesaistījusi starptautisku uzmanību.
Neodīmija elementa noteikšanas metode
1. Atomu absorbcijas spektrometrija (AAS): Atomu absorbcijas spektrometrija ir parasti izmantota kvantitatīvas analīzes metode, kas piemērota metāla elementu satura mērīšanai. Pārveidojot paraugu, kas izmērāms atsevišķos atomos vai jonos, apstarojot paraugu ar specifiska viļņa garuma gaismas avotu un izmērot gaismas absorbciju, var noteikt metāla elementa saturu paraugā. AAS ir augstas jutības, labas selektivitātes un ērtas darbības priekšrocības.
2. Spektrālās skenēšanas metode: Spektrālās skenēšanas metode nosaka elementu saturu, izmērot gaismas absorbciju vai emisiju dažādos parauga viļņu garumos. Parasti izmantotās spektrālās skenēšanas metodes ietver ultravioleto redzamo absorbcijas spektroskopiju (UV-Vis), fluorescences spektroskopiju un atomu emisijas spektroskopiju (AES). Šīs metodes var izmērīt neodīma saturu paraugos, izvēloties atbilstošus viļņu garumus un kontrolējot instrumenta parametrus.
3. Rentgena fluorescences spektrometrija (XRF): rentgena fluorescences spektrometrija ir nesagraujoša analītiskā metode, kas piemērota elementu satura mērīšanai cietās vielās, šķidrumos un gāzēs. Šī metode nosaka elementu saturu, izstarojot raksturīgo fluorescences staru, pēc tam, kad paraugu ierosina rentgenstari un izmēra fluorescences spektra maksimālo stāvokli un intensitāti. XRF ir ātras, jutīgas un vienlaicīgas vairāku elementu mērīšanas priekšrocības.
4. Induktīvi savienota plazmas masas spektrometrija (ICP-MS): ICP-MS ir ļoti jutīga analītiskā metode, kas piemērota pēdas un īpaši līdzīgu elementu mērīšanai. Šī metode nosaka elementu saturu, pārveidojot paraugu, kas tiek izmērīts uzlādētos jonos, izmantojot induktīvi savienotu plazmu, kas ģenerē augstu temperatūru, lai paraugu jonizētu, un pēc tam masas analīzei izmantojot masas spektrometru. ICP-MS ir ārkārtīgi augsta jutība, selektivitāte un spēja vienlaikus izmērīt vairākus elementus.
5. Induktīvi savienota plazmas optiskās emisijas spektrometrija (ICP-OES): ICP-OES darba princips ir izmantot ierosināto stāvokļa atomus un jonus augstas temperatūras plazmā, ko rada induktīvi savienota plazma (ICP) uz pāreju un izstaro specifiskām spektrālām līnijām. Apvidū Tā kā katram elementam ir atšķirīgas spektrālās līnijas, parauga elementus var noteikt, izmērot šīs spektrālās līnijas
Šīs noteikšanas metodes var izvēlēties pēc vajadzības, atkarībā no parauga veida, nepieciešamajām noteikšanas jutīguma un analītiskajiem apstākļiem. Praktiskos lietojumos var izvēlēties vispiemērotāko metodi, lai noteiktu prasodimija saturu, pamatojoties uz pētniecības vai rūpniecības vajadzībām.
Īpaša atomu absorbcijas metodes pielietošana neodīma elementa mērīšanai
Elementu mērījumos atomu absorbcijas metodei ir augsta precizitāte un jutība, nodrošinot efektīvu līdzekļu ķīmisko īpašību, saliktā sastāva un elementu satura izpētei.
Tālāk mēs izmantojām atomu absorbciju, lai izmērītu neodīma daudzumu. Konkrētie soļi ir šādi:
Sagatavojiet pārbaudāmo paraugu. Lai sagatavotu paraugu, kas izmērāms šķīdumā, parasti ir jāizmanto jaukta skābe gremošanai, lai atvieglotu turpmāko mērījumu.
Izvēlieties atbilstošo atomu absorbcijas spektrometru. Atlasiet atbilstošu atomu absorbcijas spektrometru, pamatojoties uz izmērāmā parauga īpašībām, un neodīma satura diapazonu, kas jānovērtē.
Pielāgojiet atomu absorbcijas spektrometra parametrus. Saskaņā ar izmērāmo elementu un instrumenta modeli, pielāgojiet atomu absorbcijas spektrometra parametrus, ieskaitot gaismas avotu, atomizatoru, detektoru utt.
Izmēra neodīma absorbciju. Pārbaudāmais paraugs tiek ievietots atomizatorā, un specifiska viļņa garuma gaismas starojums tiek izstarots caur gaismas avotu. Izmērāmais neodīma elements absorbēs šo gaismas starojumu un radīs enerģijas līmeņa pāreju. Neodīma absorbciju mēra ar detektoru.Palīdziniet neodīma saturu. Balstoties uz absorbcijas un standarta līkni, tika aprēķināts neodīma elementa saturs.
Izmantojot iepriekš minēto saturu, mēs varam skaidri saprast neodīma nozīmi un unikalitāti. Neodīmijam kā vienam no retzemju elementiem ir unikālas fizikālās un ķīmiskās īpašības, kas to plaši izmanto mūsdienu zinātnē un tehnoloģijā. No magnētiskajiem materiāliem līdz optiskajiem instrumentiem, sākot no katalīzes līdz kosmiskai, neodīmijam ir galvenā loma. Lai arī joprojām ir daudz nezināmu par mūsu izpratni un neodīma pielietojumu, nepārtraukti attīstoties zinātnei un tehnoloģijai, mums ir iemesls uzskatīt, ka nākotnē mēs varēsim izprast neodīmiju dziļāk un izmantot tās unikālās īpašības, lai sniegtu labumu cilvēku sabiedrības attīstībai. Nāciet pie vairākām iespējām un svētībām.
Pasta laiks: decembris-10-2024