Kipengele cha Uchawi cha Rare Earth: "Mfalme wa Sumaku ya Kudumu" -Neodymium

bastnasite

Neodymium, nambari ya atomiki 60, uzani wa atomiki 144.24, yenye maudhui ya 0.00239% kwenye ukoko, inapatikana hasa katika monazite na bastnaesite. Kuna isotopu saba za neodymium katika asili: neodymium 142, 143, 144, 145, 146, 148 na 150, kati ya ambayo neodymium 142 ina maudhui ya juu zaidi. Pamoja na kuzaliwa kwa praseodymium, neodymium ilitokea. Kuwasili kwa neodymium kumewezesha uga wa dunia adimu na kuchukua jukumu muhimu ndani yake.Na huathiri soko la dunia adimu.

Ugunduzi wa Neodymium

Karl Orvon Welsbach (1858-1929), mgunduzi wa neodymium

Mnamo 1885, mwanakemia wa Austria Carl Orvon Welsbach Carl Auer von Welsbach aligundua neodymium huko Vienna. Alitenganisha neodymium na praseodymium kutoka kwa nyenzo linganifu za neodymium kwa kutenganisha na kuangazia tetrahidrati ya nitrati ya ammoniamu kutoka kwa asidi ya nitriki, na wakati huo huo kutenganishwa na uchanganuzi wa spectral, lakini haikutenganishwa kwa fomu safi hadi 1925.

Tangu miaka ya 1950, usafi wa hali ya juu wa neodymium (zaidi ya 99%) ulipatikana hasa kwa mchakato wa kubadilishana ioni ya monazite. chuma yenyewe hupatikana kwa electrolyzing chumvi yake halide. Kwa sasa, neodymium nyingi hutolewa kutoka (Ce,La,Nd,Pr)CO3F katika basta Nathanite na kusafishwa kwa uchimbaji wa kutengenezea. Ion kubadilishana utakaso huhifadhi kwamba usafi wa juu zaidi (kawaida> 99.99%) kwa ajili ya maandalizi.Kwa sababu ni vigumu kuondoa athari ya mwisho ya praseodymium katika enzi ambapo utengenezaji unategemea hatua ya teknolojia ya fuwele, kioo cha mapema cha neodymium kilichotengenezwa katika miaka ya 1930 kina rangi ya zambarau safi. na sauti ya rangi nyekundu au ya machungwa zaidi kuliko toleo la kisasa.

Neodymium ya chuma

Neodymium ya metali ina mng'ao wa metali nyangavu, kiwango myeyuko cha 1024°C, msongamano wa 7.004 g/cm, na paramagnetism. Neodymium ni mojawapo ya metali adimu adimu zinazofanya kazi zaidi, ambazo huoksidisha haraka na kufanya giza hewani, kisha hutengeneza safu ya oksidi na kisha kumenya, na kufichua chuma kwa oxidation zaidi. Kwa hiyo, sampuli ya neodymium yenye ukubwa wa sentimita moja ni oxidized kabisa ndani ya mwaka mmoja. Humenyuka polepole katika maji baridi na haraka katika maji ya moto.

Usanidi wa kielektroniki wa Neodymium

Mpangilio wa kielektroniki:

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

Utendaji wa leza wa neodymium husababishwa na mpito wa elektroni za obiti 4f kati ya viwango tofauti vya nishati. Nyenzo hii ya laser inatumika sana katika mawasiliano, uhifadhi wa habari, matibabu, usindikaji, nk. Miongoni mwao, yttrium alumini garnet Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) hutumiwa sana na utendaji bora, na Nd-doped gadolinium scandium garnet ya gallium ya juu. ufanisi.

Utumiaji wa Neodymium

Mtumiaji mkubwa wa neodymium ni nyenzo ya sumaku ya kudumu ya NdFeB. Sumaku ya NdFeB inaitwa "mfalme wa sumaku za kudumu" kwa sababu ya bidhaa yake ya juu ya nishati ya sumaku. Inatumika sana katika vifaa vya elektroniki, mashine na tasnia zingine kwa utendaji wake bora. Francis Wall, profesa wa uchimbaji madini katika Shule ya Uchimbaji ya Cumberland, Chuo Kikuu cha Exeter, Uingereza, alisema: "Kwa upande wa sumaku, hakuna kitu kinachoweza kushindana na neodymium. Maendeleo ya mafanikio ya Spectrometer ya Alpha Magnetic yanaonyesha kuwa sifa za sumaku. ya sumaku za NdFeB nchini China zimeingia katika kiwango cha kimataifa.

Sumaku ya Neodymium kwenye diski ngumu

Neodymium inaweza kutumika kutengeneza keramik, glasi nyangavu ya zambarau, rubi bandia katika leza na glasi maalum ambayo inaweza kuchuja miale ya infrared. Inatumika pamoja na praseodymium kutengeneza miwani ya kupuliza vioo.

Kuongeza 1.5% ~ 2.5% ya oksidi ya nano neodymium kwenye magnesiamu au aloi ya alumini kunaweza kuboresha utendaji wa halijoto ya juu, kubana kwa hewa na ukinzani wa kutu wa aloi, na hutumika sana kama nyenzo ya anga kwa ajili ya anga.

Nano-yttrium alumini garnet iliyochanganyikiwa na oksidi ya nano-neodymium hutoa boriti ya laser ya wimbi fupi, ambayo hutumiwa sana kwa kulehemu na kukata nyenzo nyembamba na unene chini ya 10mm katika sekta.

Nd:fimbo ya laser ya YAG

Katika matibabu, nano yttrium alumini garnet laser iliyotiwa doa na oksidi ya nano neodymium hutumiwa kuondoa majeraha ya upasuaji au kuua majeraha badala ya visu za upasuaji.

Kioo cha Neodymium kinatengenezwa kwa kuongeza oksidi ya neodymium kwenye kuyeyuka kwa glasi. Lavender kawaida huonekana kwenye glasi ya neodymium chini ya mwanga wa jua au taa ya incandescent, lakini bluu nyepesi huonekana chini ya taa ya fluorescent. Neodymium inaweza kutumika kutia rangi vivuli maridadi vya glasi kama vile zambarau safi, nyekundu ya divai na kijivu joto.

kioo cha neodymium

Pamoja na maendeleo ya sayansi na teknolojia na upanuzi na upanuzi wa sayansi na teknolojia ya dunia adimu, neodymium itakuwa na nafasi pana ya matumizi.