Magični element rijetke zemlje: “Kralj trajnog magneta”-neodimijum

bastnasite

Neodim, atomski broj 60, atomska težina 144,24, sa sadržajem od 0,00239% u kori, uglavnom postoji u monazitu i bastnezitu. U prirodi postoji sedam izotopa neodimijuma: neodim 142, 143, 144, 145, 146, 148 i 150, među kojima neodim 142 ima najveći sadržaj. Sa rođenjem prazeodimija, nastao je neodimijum. Dolazak neodimija aktivirao je polje rijetkih zemalja i odigrao važnu ulogu u njemu. I utječe na tržište rijetkih zemalja.

Otkriće neodimijuma

Karl Orvon Welsbach (1858-1929), otkrivač neodimija

Godine 1885. austrijski hemičar Carl Orvon Welsbach Carl Auer von Welsbach otkrio je neodimijum u Beču. Odvojio je neodim i prazeodim od simetričnih neodimijumskih materijala odvajanjem i kristalizacijom amonijevog nitrata tetrahidrata od azotne kiseline, a istovremeno ih je razdvojio spektralnom analizom, ali je u relativno čistom obliku odvojen tek 1925. godine.

Od 1950-ih neodimijum visoke čistoće (preko 99%) se uglavnom dobija postupkom jonske izmjene monazita. Sam metal se dobija elektrolizom njegove halogenidne soli. Trenutno se većina neodimijuma ekstrahuje iz (Ce,La,Nd,Pr)CO3F u basta natanitu i pročišćava ekstrakcijom rastvaračem. Prečišćavanje ionskom izmjenom rezerviše tu najveću čistoću (obično > 99,99%) za pripremu. Budući da je teško ukloniti posljednji trag prazeodimija u eri kada proizvodnja ovisi o tehnologiji koraka kristalizacije, rano neodimijsko staklo proizvedeno 1930-ih ima čistiju ljubičastu boju i više crvene ili narandžaste boje od moderne verzije.

Neodimijum metal

Metalni neodimijum ima sjajno srebrni metalni sjaj, tačku topljenja od 1024°C, gustinu od 7,004 g/cm i paramagnetizam. Neodim je jedan od najaktivnijih rijetkih zemnih metala, koji brzo oksidira i tamni na zraku, zatim formira oksidni sloj i zatim se ljušti, izlažući metal daljoj oksidaciji. Stoga se uzorak neodima veličine jednog centimetra potpuno oksidira u roku od jedne godine. U hladnoj vodi sporo reaguje, a u vrućoj brzo.

Neodimijska elektronska konfiguracija

Elektronska konfiguracija:

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

Laserske performanse neodimija uzrokovane su prijelazom 4f orbitalnih elektrona između različitih energetskih nivoa. Ovaj laserski materijal ima široku primenu u komunikaciji, skladištenju informacija, medicinskom tretmanu, mašinskoj obradi, itd. Među njima, itrijum aluminijum granat Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) se široko koristi sa odličnim performansama, a Nd-dopirani gadolinij skandij galijev granat sa višim efikasnost.

Primjena neodima

Najveći korisnik neodimijuma je NdFeB trajni magnetni materijal. NdFeB magnet se naziva “kraljem trajnih magneta” zbog svog proizvoda visoke magnetne energije. Široko se koristi u elektronici, mašinama i drugim industrijama zbog svojih odličnih performansi. Francis Wall, profesor primijenjenog rudarstva na Cumberland School of Mining, University of Exeter, Velika Britanija, rekao je: „U smislu magneta, zaista ne postoji ništa što bi moglo konkurirati neodimijumu. Uspješan razvoj Alpha magnetskog spektrometra ukazuje na to da su magnetna svojstva NdFeB magneta u Kini su ušli na nivo svjetske klase.

Neodimijum magnet na hard disku

Neodim se može koristiti za izradu keramike, svijetlo ljubičastog stakla, umjetnog rubina u laseru i specijalnog stakla koje može filtrirati infracrvene zrake. Koristi se zajedno sa prazeodimijumom za izradu naočara za duvače stakla.

Dodavanje 1,5%~2,5% nano neodimijum oksida u magnezijum ili aluminijsku leguru može poboljšati performanse na visokim temperaturama, nepropusnost i otpornost na koroziju legure, a široko se koristi kao zrakoplovni materijal za avijaciju.

Nano-itrijum aluminijumski granat dopiran nano-neodimijum oksidom proizvodi kratkotalasni laserski snop, koji se široko koristi za zavarivanje i rezanje tankih materijala debljine ispod 10 mm u industriji.

Nd:YAG laserski štap

U medicinskom liječenju za uklanjanje kirurških rana ili dezinfekciju rana umjesto kirurških noževa koristi se laser nanoitrij aluminij granat dopiran nano neodimijum oksidom.

Neodimijum staklo se proizvodi dodavanjem neodimijum oksida u staklenu talinu. Lavanda se obično pojavljuje u neodimijumskom staklu pod sunčevom svjetlošću ili žarnom niti, ali svijetloplava se pojavljuje pod osvjetljenjem fluorescentne lampe. Neodimijum se može koristiti za bojenje delikatnih nijansi stakla kao što su čista ljubičasta, vinsko crvena i toplo siva.

neodimijsko staklo

Sa razvojem nauke i tehnologije i širenjem i proširenjem nauke i tehnologije retkih zemalja, neodimijum će imati širi prostor upotrebe