जादूचा दुर्मिळ पृथ्वी घटक: "कायम चुंबकाचा राजा" - निओडीमियम

बस्टनासाइट

निओडीमियम, अणुक्रमांक 60, अणु वजन 144.24, कवचातील 0.00239% सामग्रीसह, प्रामुख्याने मोनाझाईट आणि बास्टनेसाइटमध्ये अस्तित्वात आहे. निसर्गात निओडीमियमचे सात समस्थानिक आहेत: निओडीमियम 142, 143, 144, 145, 146, 148 आणि 150, त्यापैकी निओडीमियम 142 मध्ये सर्वाधिक सामग्री आहे. प्रासोडायमियमच्या जन्मानंतर निओडीमियम अस्तित्वात आले. निओडीमियमच्या आगमनाने दुर्मिळ पृथ्वी क्षेत्र सक्रिय झाले आणि त्यात महत्त्वाची भूमिका बजावली. आणि दुर्मिळ पृथ्वीच्या बाजारपेठेवर प्रभाव टाकला.

निओडीमियमचा शोध

कार्ल ऑरव्हॉन वेल्स्बॅक (1858-1929), निओडीमियमचा शोधकर्ता

1885 मध्ये, ऑस्ट्रियन रसायनशास्त्रज्ञ कार्ल ऑरव्हॉन वेल्स्बॅक कार्ल ऑर फॉन वेल्स्बॅक यांनी व्हिएन्ना येथे निओडीमियम शोधला. त्याने अमोनियम नायट्रेट टेट्राहायड्रेटला नायट्रिक ऍसिडपासून वेगळे करून आणि स्फटिकीकरण करून सममितीय निओडीमियम पदार्थांपासून निओडीमियम आणि प्रासिओडीमियम वेगळे केले आणि त्याच वेळी वर्णक्रमीय विश्लेषणाद्वारे वेगळे केले, परंतु ते 1925 पर्यंत तुलनेने शुद्ध स्वरूपात वेगळे केले गेले नाही.

1950 पासून, उच्च शुद्धता नियोडियम (99% पेक्षा जास्त) प्रामुख्याने मोनाझाइटच्या आयन एक्सचेंज प्रक्रियेद्वारे प्राप्त होते. धातू स्वतः त्याच्या हॅलाइड सॉल्टचे इलेक्ट्रोलायझिंग करून प्राप्त होते. सध्या, बस्ता नॅथनाइटमधील (Ce,La,Nd,Pr)CO3F मधून बहुतेक निओडीमियम काढले जाते आणि सॉल्व्हेंट काढण्याद्वारे शुद्ध केले जाते. आयन एक्सचेंज प्युरिफिकेशनने तयारीसाठी सर्वोच्च शुद्धता (सामान्यतः > 99.99%) राखून ठेवली आहे. कारण ज्या काळात उत्पादन स्टेप क्रिस्टलायझेशन तंत्रज्ञानावर अवलंबून असते त्या काळात प्रासोडायमियमचा शेवटचा ट्रेस काढणे कठीण होते, 1930 मध्ये तयार केलेल्या सुरुवातीच्या निओडीमियम काचेचा रंग जांभळ्या रंगाचा होता. आणि आधुनिक आवृत्तीपेक्षा अधिक लाल किंवा नारिंगी रंग.

निओडीमियम धातू

मेटॅलिक निओडीमियममध्ये चमकदार चांदीची धातूची चमक, वितळण्याचा बिंदू 1024°C, घनता 7.004 g/cm आणि पॅरामॅग्नेटिझम आहे. निओडीमियम हा सर्वात सक्रिय दुर्मिळ पृथ्वी धातूंपैकी एक आहे, जो हवेत वेगाने ऑक्सिडाइझ होतो आणि गडद होतो, नंतर ऑक्साईडचा थर बनतो आणि नंतर सोलून काढतो, धातूला पुढील ऑक्सिडेशनसाठी उघड करतो. म्हणून, एक सेंटीमीटर आकाराचा निओडीमियम नमुना एका वर्षात पूर्णपणे ऑक्सिडाइझ होतो. ते थंड पाण्यात हळूहळू आणि गरम पाण्यात त्वरीत प्रतिक्रिया देते.

निओडीमियम इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फिगरेशन

इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फिगरेशन:

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

निओडायमियमचे लेसर कार्यप्रदर्शन वेगवेगळ्या ऊर्जा पातळींमधील 4f ऑर्बिटल इलेक्ट्रॉनच्या संक्रमणामुळे होते. या लेसर मटेरिअलचा संचार, माहिती साठवण, वैद्यकीय उपचार, मशिनिंग इत्यादींमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. य्ट्रिअम ॲल्युमिनियम गार्नेट Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) उत्कृष्ट कामगिरीसह मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते आणि Nd-doped gadolinium scandium gallium garnet उच्च कार्यक्षमता

निओडीमियमचा वापर

निओडीमियमचा सर्वात मोठा वापरकर्ता NdFeB स्थायी चुंबक सामग्री आहे. NdFeB चुंबकाला त्याच्या उच्च चुंबकीय ऊर्जा उत्पादनामुळे "कायम चुंबकाचा राजा" म्हटले जाते. हे त्याच्या उत्कृष्ट कामगिरीसाठी इलेक्ट्रॉनिक्स, यंत्रसामग्री आणि इतर उद्योगांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. युनिव्हर्सिटी ऑफ एक्सेटर, यूके येथील कंबरलँड स्कूल ऑफ मायनिंगमधील उपयोजित खाणकामाचे प्राध्यापक फ्रान्सिस वॉल म्हणाले: "चुंबकांच्या बाबतीत, निओडीमियमशी स्पर्धा करू शकतील असे काहीही नाही. अल्फा मॅग्नेटिक स्पेक्ट्रोमीटरचा यशस्वी विकास सूचित करतो की चुंबकीय गुणधर्म चीनमधील NdFeB चुंबकांनी जागतिक स्तरावर प्रवेश केला आहे.

हार्ड डिस्कवर निओडीमियम चुंबक

निओडीमियमचा वापर सिरॅमिक्स, चमकदार जांभळा काच, लेसरमधील कृत्रिम माणिक आणि इन्फ्रारेड किरणांना फिल्टर करू शकणारी विशेष काच तयार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. काचेच्या ब्लोअरसाठी गॉगल तयार करण्यासाठी प्रासोडायमियम सोबत वापरले जाते.

मॅग्नेशियम किंवा ॲल्युमिनियम मिश्र धातुमध्ये 1.5% ~ 2.5% नॅनो निओडीमियम ऑक्साईड जोडल्याने उच्च तापमानाची कार्यक्षमता, हवा घट्टपणा आणि मिश्रधातूची गंज प्रतिरोधकता सुधारू शकते आणि ते विमानचालनासाठी एरोस्पेस सामग्री म्हणून मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते.

नॅनो-य्ट्रिअम ॲल्युमिनियम गार्नेट नॅनो-निओडीमियम ऑक्साईडसह डोप केलेले शॉर्ट-वेव्ह लेसर बीम तयार करते, ज्याचा वापर उद्योगात 10 मिमीपेक्षा कमी जाडी असलेल्या पातळ वस्तू वेल्डिंग आणि कापण्यासाठी केला जातो.

एनडी: YAG लेसर रॉड

वैद्यकीय उपचारांमध्ये, नॅनो निओडीमियम ऑक्साईडसह डोप केलेले नॅनो य्ट्रिअम ॲल्युमिनियम गार्नेट लेसर शस्त्रक्रियेच्या जखमा काढण्यासाठी किंवा शस्त्रक्रियेच्या चाकूऐवजी जखमा निर्जंतुक करण्यासाठी वापरले जाते.

काचेच्या वितळण्यामध्ये निओडीमियम ऑक्साईड टाकून निओडीमियम ग्लास तयार केला जातो. लॅव्हेंडर सामान्यत: निओडीमियम ग्लासमध्ये सूर्यप्रकाशात किंवा इनॅन्डेन्सेंट दिव्याखाली दिसते, परंतु फ्लोरोसेंट दिव्याच्या प्रकाशाखाली हलका निळा दिसतो. शुद्ध व्हायलेट, वाईन रेड आणि उबदार राखाडी यांसारख्या काचेच्या नाजूक छटा रंगविण्यासाठी निओडीमियमचा वापर केला जाऊ शकतो.

neodymium काच

विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाच्या विकासासह आणि दुर्मिळ पृथ्वी विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाच्या विस्तार आणि विस्तारामुळे, निओडीमियमला ​​एक व्यापक उपयोगाची जागा मिळेल.