Чарівний рідкоземельний елемент: «Король постійних магнітів» - неодим

бастназіт

Неодим, атомний номер 60, атомна маса 144,24, з вмістом 0,00239% в корі, в основному існує в монациті та бастнезиті. У природі існує сім ізотопів неодиму: неодим 142, 143, 144, 145, 146, 148 і 150, серед яких найбільший вміст неодиму 142. З народженням празеодиму виник неодим. Поява неодиму активізувала ринок рідкоземельних елементів і відіграла в ньому важливу роль. І впливає на ринок рідкоземельних елементів.

Відкриття неодиму

Карл Орвон Вельсбах (1858-1929), першовідкривач неодиму

У 1885 році австрійський хімік Карл Орвон Вельсбах Карл Ауер фон Вельсбах відкрив у Відні неодим. Він відокремив неодим і празеодим від симетричних неодимових матеріалів шляхом відділення та кристалізації тетрагідрату нітрату амонію з азотної кислоти, і в той же час відокремив за допомогою спектрального аналізу, але його не було виділено у відносно чистому вигляді до 1925 року.

Починаючи з 1950-х років, неодим високої чистоти (понад 99%) в основному отримували шляхом іонного обміну монациту. Сам метал отримують шляхом електролізу його галоїдної солі. В даний час більшість неодиму витягується з (Ce, La, Nd, Pr)CO3F в баста-натаніті та очищається екстракцією розчинником. Іонообмінне очищення резервує цю найвищу чистоту (зазвичай > 99,99%) для приготування. Оскільки важко видалити останні сліди празеодиму в епоху, коли виробництво залежить від технології поетапної кристалізації, раннє неодимієве скло, виготовлене в 1930-х роках, має більш чистий фіолетовий колір і більш червоний або оранжевий колір, ніж сучасна версія.

Неодимовий метал

Металевий неодим має яскравий сріблястий металевий блиск, температуру плавлення 1024°C, щільність 7,004 г/см і парамагнетизм. Неодим є одним з найактивніших рідкоземельних металів, який швидко окислюється і темніє на повітрі, потім утворює оксидний шар, а потім відшаровується, піддаючи метал подальшому окисленню. Тому зразок неодиму розміром один сантиметр повністю окислюється протягом року. У холодній воді реагує повільно, а в гарячій – швидко.

Неодимова електронна конфігурація

Електронна конфігурація:

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

Лазерна продуктивність неодиму зумовлена ​​переходом орбітальних електронів 4f між різними енергетичними рівнями. Цей лазерний матеріал широко використовується в комунікації, зберіганні інформації, медичному лікуванні, механічній обробці тощо. Серед них ітрій-алюмінієвий гранат Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) широко використовується з чудовою продуктивністю, а гадолінієвий скандієвий галієвий гранат із легуванням Nd з вищою продуктивністю ефективність.

Застосування неодиму

Найбільшим споживачем неодиму є постійний магнітний матеріал NdFeB. Магніт NdFeB називають «королем постійних магнітів» через його високу магнітну енергію. Він широко використовується в електроніці, машинобудуванні та інших галузях промисловості завдяки чудовим характеристикам. Френсіс Уолл, професор прикладної гірничої справи Камберлендської школи гірничої справи Університету Ексетера, Велика Британія, сказав: «Що стосується магнітів, насправді немає нічого, що могло б конкурувати з неодимом. Успішна розробка альфа-магнітного спектрометра свідчить про те, що магнітні властивості магнітів NdFeB у Китаї вийшли на рівень світового класу.

Неодимовий магніт на жорсткому диску

Неодим можна використовувати для виготовлення кераміки, яскраво-фіолетового скла, штучного рубіна в лазері та спеціального скла, яке може фільтрувати інфрачервоні промені. Використовується разом з празеодимом для виготовлення окулярів для склодувів.

Додавання 1,5% ~ 2,5% нанооксиду неодиму в магнієвий або алюмінієвий сплав може покращити високотемпературні характеристики, повітронепроникність і корозійну стійкість сплаву, і він широко використовується як аерокосмічний матеріал для авіації.

Нано-ітрієвий алюмінієвий гранат, легований нано-оксидом неодиму, створює короткохвильовий лазерний промінь, який широко використовується для зварювання та різання тонких матеріалів товщиною менше 10 мм у промисловості.

Nd:YAG лазерний стрижень

У медичному лікуванні наноітрій-алюмінієво-гранатовий лазер із додаванням нанооксиду неодиму використовується для видалення хірургічних ран або дезінфекції ран замість хірургічних ножів.

Неодимове скло виготовляється шляхом додавання оксиду неодиму в розплав скла. Лавандовий зазвичай з’являється в неодимовому склі під сонячним світлом або лампою розжарювання, але світло-блакитний з’являється під люмінесцентною лампою. Неодим можна використовувати для фарбування ніжних відтінків скла, таких як чистий фіолетовий, винно-червоний і теплий сірий.

неодимове скло

З розвитком науки і техніки та розширенням і розширенням науки і техніки про рідкоземельні елементи неодим матиме ширший простір використання