Maģiskais retzemju elements: "Pastāvīgā magnēta karalis" - neodīms

bastnasīts

Neodīms, atomskaitlis 60, atomsvars 144,24, ar saturu 0,00239% garozā, galvenokārt eksistē monazītā un bastnezītā. Dabā ir septiņi neodīma izotopi: neodīms 142, 143, 144, 145, 146, 148 un 150, starp kuriem neodīma 142 saturs ir vislielākais. Līdz ar prazeodīma dzimšanu radās neodīms. Neodīma ienākšana aktivizēja retzemju lauku un spēlēja tajā nozīmīgu lomu. Un ietekmē retzemju tirgu.

Neodīma atklāšana

Kārlis Orvons Velsbahs (1858-1929), neodīma atklājējs

1885. gadā austriešu ķīmiķis Karls Orvons Velsbahs Karls Auers fon Velsbahs Vīnē atklāja neodīmu. Viņš atdalīja neodīmu un prazeodīmu no simetriskiem neodīma materiāliem, atdalot un kristalizējot amonija nitrāta tetrahidrātu no slāpekļskābes, un tajā pašā laikā atdalot ar spektrālo analīzi, taču salīdzinoši tīrā veidā tas tika atdalīts tikai 1925. gadā.

Kopš 1950. gadiem augstas tīrības neodīmu (vairāk nekā 99%) galvenokārt iegūst monacīta jonu apmaiņas procesā. Pats metāls tiek iegūts, elektrolizējot tā halogenīda sāli. Pašlaik lielāko daļu neodīma ekstrahē no (Ce, La, Nd, Pr) CO3F bastanītā un attīra, ekstrahējot ar šķīdinātāju. Jonu apmaiņas attīrīšanas rezerve ar visaugstāko tīrības pakāpi (parasti > 99,99%) pagatavošanai. Tā kā laikmetā, kad ražošana ir atkarīga no pakāpeniskas kristalizācijas tehnoloģijas, ir grūti noņemt pēdējās prazeodīma pēdas, 1930. gados ražotajam agrīnajam neodīma stiklam ir purpursarkana krāsa. un vairāk sarkans vai oranžs krāsu tonis nekā mūsdienu versija.

Neodīma metāls

Metāliskajam neodīmam ir spilgts sudraba metālisks spīdums, kušanas temperatūra 1024°C, blīvums 7,004 g/cm un paramagnētisms. Neodīms ir viens no aktīvākajiem retzemju metāliem, kas gaisā ātri oksidējas un kļūst tumšāks, pēc tam veido oksīda slāni un pēc tam nolobās, pakļaujot metālu tālākai oksidācijai. Tāpēc neodīma paraugs, kura izmērs ir viens centimetrs, tiek pilnībā oksidēts viena gada laikā. Tas lēni reaģē aukstā ūdenī un ātri karstā ūdenī.

Neodīma elektroniskā konfigurācija

Elektroniskā konfigurācija:

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

Neodīma lāzera veiktspēju izraisa 4f orbitālo elektronu pāreja starp dažādiem enerģijas līmeņiem. Šo lāzera materiālu plaši izmanto saziņā, informācijas glabāšanā, ārstniecībā, apstrādē utt. Tostarp itrija alumīnija granāts Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) tiek plaši izmantots ar izcilu veiktspēju un ar Nd leģēts gadolīnija skandija gallija granāts ar augstāku veiktspēju. efektivitāti.

Neodīma pielietojums

Lielākais neodīma lietotājs ir NdFeB pastāvīgā magnēta materiāls. NdFeB magnēts tiek saukts par "pastāvīgo magnētu karali" tā augstās magnētiskās enerģijas produkta dēļ. To plaši izmanto elektronikā, mašīnbūvē un citās nozarēs tās izcilās veiktspējas dēļ. Frānsiss Vols, Ekseteras Universitātes Kamberlendas Kalnrūpniecības skolas lietišķās kalnrūpniecības profesors, Ekseteras Universitātē, Apvienotajā Karalistē, teica: “Runājot ar magnētiem, patiesībā nekas nevar konkurēt ar neodīmu. Alfa magnētiskā spektrometra veiksmīgā attīstība liecina, ka magnētiskās īpašības NdFeB magnēti Ķīnā ir sasnieguši pasaules klases līmeni.

Neodīma magnēts uz cietā diska

No neodīma var izgatavot keramiku, spilgti violetu stiklu, mākslīgo rubīnu lāzerā un speciālu stiklu, kas var filtrēt infrasarkanos starus. Izmanto kopā ar prazeodīmu, lai izgatavotu brilles stikla pūtējiem.

1,5% ~ 2,5% nano neodīma oksīda pievienošana magnija vai alumīnija sakausējumam var uzlabot sakausējuma veiktspēju augstā temperatūrā, gaisa necaurlaidību un izturību pret koroziju, un to plaši izmanto kā kosmosa materiālu aviācijā.

Nano-itrija alumīnija granāts, kas leģēts ar nano-neodīma oksīdu, rada īsviļņu lāzera staru, ko rūpniecībā plaši izmanto plānu materiālu, kuru biezums ir mazāks par 10 mm, metināšanai un griešanai.

Nd:YAG lāzera stienis

Medicīniskajā ārstēšanā ķirurģisko brūču noņemšanai vai brūču dezinficēšanai ķirurģisko nažu vietā izmanto nano itrija alumīnija granāta lāzeru, kas leģēts ar nano neodīma oksīdu.

Neodīma stikls tiek izgatavots, pievienojot neodīma oksīdu stikla kausējumam. Lavanda parasti parādās neodīma stiklā saules gaismā vai kvēlspuldzē, bet gaiši zilā krāsa parādās dienasgaismas spuldzes apgaismojumā. Neodīmu var izmantot, lai krāsotu smalkus stikla toņus, piemēram, tīru violetu, vīna sarkanu un silti pelēku.

neodīma stikls

Attīstoties zinātnei un tehnoloģijām un paplašinoties un paplašinot retzemju zinātni un tehnoloģiju, neodīma izmantošanas telpa būs plašāka.