Magic Rare Earth Element: "Hari ng Permanenteng Magnet"-Neodymium

bastnasite

Neodymium, atomic number 60, atomic weight 144.24, na may nilalaman na 0.00239% sa crust, higit sa lahat ay umiiral sa monazite at bastnaesite. Mayroong pitong isotopes ng neodymium sa kalikasan: neodymium 142, 143, 144, 145, 146, 148 at 150, kung saan ang neodymium 142 ay may pinakamataas na nilalaman. Sa pagsilang ng praseodymium, nabuo ang neodymium. Ang pagdating ng neodymium ay nag-activate ng rare earth field at nagkaroon ng mahalagang papel dito. At nakakaimpluwensya sa rare earth market.

Pagtuklas ng Neodymium

Karl Orvon Welsbach (1858-1929), ang nakatuklas ng neodymium

Noong 1885, natuklasan ng Austrian chemist na si Carl Orvon Welsbach Carl Auer von Welsbach ang neodymium sa Vienna. Pinaghiwalay niya ang neodymium at praseodymium mula sa simetriko na mga materyales na neodymium sa pamamagitan ng paghihiwalay at pagkikristal ng ammonium nitrate tetrahydrate mula sa nitric acid, at sa parehong oras na pinaghihiwalay ng spectral analysis, ngunit hindi ito nahiwalay sa medyo purong anyo hanggang 1925.

Mula noong 1950s, ang mataas na kadalisayan ng neodymium (higit sa 99%) ay pangunahing nakuha sa pamamagitan ng proseso ng pagpapalitan ng ion ng monazite. Ang metal mismo ay nakuha sa pamamagitan ng electrolyzing nito halide salt. Sa kasalukuyan, karamihan sa neodymium ay kinukuha mula sa (Ce,La,Nd,Pr)CO3F sa basta Nathanite at dinadalisay ng solvent extraction. Inilalaan ng Ion exchange purification ang pinakamataas na kadalisayan (karaniwan ay > 99.99%) para sa paghahanda. Dahil mahirap tanggalin ang huling bakas ng praseodymium sa panahon kung kailan ang pagmamanupaktura ay nakasalalay sa step crystallization technology, ang unang bahagi ng neodymium glass na ginawa noong 1930s ay may mas purer purple na kulay at isang mas pula o kulay kahel na tono kaysa sa modernong bersyon.

Neodymium na metal

Ang metallic neodymium ay may maliwanag na silver metallic luster, melting point na 1024°C, density na 7.004 g/cm, at paramagnetism. Ang Neodymium ay isa sa mga pinaka-aktibong bihirang metal na lupa, na mabilis na nag-oxidize at nagdidilim sa hangin, pagkatapos ay bumubuo ng isang layer ng oxide at pagkatapos ay bumabalat, na naglalantad sa metal sa karagdagang oksihenasyon. Samakatuwid, ang sample ng neodymium na may sukat na isang sentimetro ay ganap na na-oxidized sa loob ng isang taon. Mabagal itong tumutugon sa malamig na tubig at mabilis sa mainit na tubig.

Neodymium electronic configuration

Electronic na configuration:

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

Ang laser performance ng neodymium ay sanhi ng paglipat ng 4f orbital electron sa pagitan ng iba't ibang antas ng enerhiya. Ang materyal na laser na ito ay malawakang ginagamit sa komunikasyon, pag-iimbak ng impormasyon, medikal na paggamot, machining, atbp. Kabilang sa mga ito, ang yttrium aluminum garnet Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) ay malawakang ginagamit na may mahusay na pagganap, at Nd-doped gadolinium scandium gallium garnet na may mas mataas kahusayan.

Paglalapat ng Neodymium

Ang pinakamalaking gumagamit ng neodymium ay NdFeB permanent magnet material. Ang NdFeB magnet ay tinatawag na "ang hari ng mga permanenteng magnet" dahil sa mataas na magnetic energy na produkto nito. Ito ay malawakang ginagamit sa electronics, makinarya at iba pang industriya para sa mahusay na pagganap nito. Si Francis Wall, isang propesor ng inilapat na pagmimina sa Cumberland School of Mining, University of Exeter, UK, ay nagsabi: "Sa mga tuntunin ng mga magnet, wala talagang makakalaban sa neodymium. Ang matagumpay na pag-unlad ng Alpha Magnetic Spectrometer ay nagpapahiwatig na ang magnetic properties ng NdFeB magnets sa China ay pumasok sa world-class na antas.

Neodymium magnet sa hard disk

Maaaring gamitin ang Neodymium upang gumawa ng mga ceramics, maliwanag na lilang salamin, artipisyal na ruby ​​sa laser at espesyal na salamin na maaaring mag-filter ng mga infrared ray. Ginagamit kasama ng praseodymium para gumawa ng mga salaming de kolor para sa mga glass blower.

Ang pagdaragdag ng 1.5%~2.5% nano neodymium oxide sa magnesium o aluminyo na haluang metal ay maaaring mapabuti ang pagganap ng mataas na temperatura, air tightness at corrosion resistance ng haluang metal, at ito ay malawakang ginagamit bilang aerospace na materyal para sa aviation.

Ang nano-yttrium aluminum garnet na doped na may nano-neodymium oxide ay gumagawa ng short-wave laser beam, na malawakang ginagamit para sa welding at pagputol ng mga manipis na materyales na may kapal na mas mababa sa 10mm sa industriya.

Nd:YAG laser rod

Sa medikal na paggamot, ang nano yttrium aluminum garnet laser doped na may nano neodymium oxide ay ginagamit upang alisin ang mga sugat sa operasyon o disimpektahin ang mga sugat sa halip na mga surgical na kutsilyo.

Ang neodymium glass ay ginawa sa pamamagitan ng pagdaragdag ng neodymium oxide sa glass melt. Karaniwang lumalabas ang lavender sa neodymium glass sa ilalim ng sikat ng araw o incandescent lamp, ngunit lumilitaw ang mapusyaw na asul sa ilalim ng fluorescent lamp illumination. Maaaring gamitin ang Neodymium upang kulayan ang mga pinong shade ng salamin tulad ng purong violet, wine red at warm gray.

baso ng neodymium

Sa pag-unlad ng agham at teknolohiya at sa pagpapalawak at pagpapalawig ng rare earth science at teknolohiya, ang neodymium ay magkakaroon ng mas malawak na espasyo sa paggamit