Sihirli Nadir Toprak Elementi: "Kalıcı Mıknatısın Kralı" -Neodimyum

bastnazit

Atom numarası 60, atom ağırlığı 144.24 olan neodimyum, kabukta %0.00239 içeriğe sahip olup esas olarak monazit ve bastnaezit halinde bulunur. Doğada neodimyumun yedi izotopu vardır: neodimyum 142, 143, 144, 145, 146, 148 ve 150; bunların arasında neodimyum 142 en yüksek içeriğe sahiptir. Praseodimyumun doğuşuyla neodim ortaya çıktı. Neodimyumun gelişi nadir toprak alanını harekete geçirdi ve bunda önemli bir rol oynadı. Ve nadir toprak pazarını etkiledi.

Neodimyumun Keşfi

Neodimyumun kaşifi Karl Orvon Welsbach (1858-1929)

1885 yılında Avusturyalı kimyager Carl Orvon Welsbach Carl Auer von Welsbach, Viyana'da neodimi keşfetti. Amonyum nitrat tetrahidratı nitrik asitten ayırıp kristalleştirerek neodim ve praseodimi simetrik neodimyum malzemelerden ayırdı ve aynı zamanda spektral analizle ayırdı ancak 1925 yılına kadar nispeten saf bir formda ayrılmadı.

1950'lerden bu yana, yüksek saflıkta neodim (%99'un üzerinde) esas olarak monazitin iyon değiştirme işlemiyle elde edildi. Metalin kendisi halojenür tuzunun elektrolize edilmesiyle elde edilir. Şu anda neodimyumun çoğu basta Nathanit içindeki (Ce,La,Nd,Pr)CO3F'den ekstrakte edilmekte ve solvent ekstraksiyonuyla saflaştırılmaktadır. İyon değişimi saflaştırma rezervi, hazırlık için en yüksek saflığa (genellikle > %99,99) sahiptir. Üretimin kademeli kristalizasyon teknolojisine bağlı olduğu çağda son praseodimyum izini ortadan kaldırmak zor olduğundan, 1930'larda üretilen ilk neodimyum camı daha saf bir mor renge sahiptir. ve modern versiyona göre daha kırmızı veya turuncu renk tonu.

Neodim metali

Metalik neodimyum parlak gümüş metalik parlaklığa, 1024°C erime noktasına, 7,004 g/cm yoğunluğa ve paramanyetizmaya sahiptir. Neodimyum, havada hızla oksitlenip kararan, daha sonra bir oksit tabakası oluşturan ve daha sonra soyulan, metali daha fazla oksidasyona maruz bırakan en aktif nadir toprak metallerinden biridir. Dolayısıyla boyutu bir santimetre olan neodim numunesi bir yıl içerisinde tamamen oksitlenmektedir. Soğuk suda yavaş, sıcak suda hızlı reaksiyona girer.

Neodim elektronik konfigürasyonu

Elektronik konfigürasyon:

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

Neodimyumun lazer performansı, 4f yörünge elektronlarının farklı enerji seviyeleri arasındaki geçişinden kaynaklanır. Bu lazer malzemesi iletişim, bilgi depolama, tıbbi tedavi, işleme vb. alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunlar arasında, itriyum alüminyum garnet Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) mükemmel performansla yaygın olarak kullanılmaktadır ve Nd katkılı gadolinyum skandiyum galyum garnet daha yüksek performansa sahiptir. yeterlik.

Neodimyum Uygulaması

Neodimyumun en büyük kullanıcısı NdFeB kalıcı mıknatıs malzemesidir. NdFeB mıknatısı, yüksek manyetik enerji ürünü olduğundan "kalıcı mıknatısların kralı" olarak anılır. Mükemmel performansı nedeniyle elektronik, makine ve diğer endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Birleşik Krallık Exeter Üniversitesi Cumberland Madencilik Okulu'nda uygulamalı madencilik profesörü Francis Wall şunları söyledi: "Mıknatıslar açısından neodimyumla rekabet edebilecek hiçbir şey yok. Alfa Manyetik Spektrometrenin başarılı gelişimi, manyetik özelliklerin Çin'deki NdFeB mıknatısların sayısı dünya standartlarında bir seviyeye girdi.

Sabit diskteki neodimyum mıknatıs

Neodimyum seramik, parlak mor cam, lazerle yapay yakut ve kızılötesi ışınları filtreleyebilen özel cam yapımında kullanılabilir. Cam üfleyiciler için gözlük yapımında praseodim ile birlikte kullanılır.

Magnezyum veya alüminyum alaşımına %1,5 ~ %2,5 nano neodimyum oksit eklenmesi, alaşımın yüksek sıcaklık performansını, hava sızdırmazlığını ve korozyon direncini artırabilir ve havacılık için havacılık malzemesi olarak yaygın olarak kullanılır.

Nano-neodimyum oksit katkılı nano-itriyum alüminyum garnet, endüstride kalınlığı 10 mm'nin altında olan ince malzemelerin kaynaklanması ve kesilmesi için yaygın olarak kullanılan kısa dalga lazer ışını üretir.

Nd:YAG lazer çubuğu

Tıbbi tedavide, cerrahi yaraları çıkarmak veya yaraları dezenfekte etmek için cerrahi bıçaklar yerine nano neodimyum oksit katkılı nano itriyum alüminyum garnet lazer kullanılmaktadır.

Neodimyum cam, cam eriyiğine neodimyum oksit eklenerek yapılır. Lavanta genellikle güneş ışığı veya akkor lamba altında neodim camda görünür, ancak floresan lamba aydınlatması altında açık mavi görünür. Neodimyum, saf mor, şarap kırmızısı ve sıcak gri gibi camın hassas tonlarını renklendirmek için kullanılabilir.

neodimyum cam

Bilim ve teknolojinin gelişmesi, nadir toprak bilimi ve teknolojisinin yaygınlaşması ve yaygınlaşmasıyla neodimyumun kullanım alanı daha geniş olacaktır.