Magický prvok vzácnych zemín: „Kráľ permanentného magnetu“ – neodým

bastnasit

Neodym, atómové číslo 60, atómová hmotnosť 144,24, s obsahom 0,00239 % v kôre, sa vyskytuje najmä v monazite a bastnaesite. V prírode existuje sedem izotopov neodýmu: neodým 142, 143, 144, 145, 146, 148 a 150, z ktorých najvyšší obsah má neodým 142. So zrodom prazeodýmu vznikol neodým. Príchod neodýmu aktivoval pole vzácnych zemín a zohral v ňom dôležitú úlohu. A ovplyvňuje trh vzácnych zemín.

Objav neodýmu

Karl Orvon Welsbach (1858-1929), objaviteľ neodýmu

V roku 1885 rakúsky chemik Carl Orvon Welsbach Carl Auer von Welsbach objavil vo Viedni neodým. Zo symetrických neodýmových materiálov oddelil neodým a prazeodým separáciou a kryštalizáciou tetrahydrátu dusičnanu amónneho od kyseliny dusičnej a zároveň separoval spektrálnou analýzou, ale v relatívne čistej forme bol oddelený až v roku 1925.

Od 50. rokov 20. storočia sa neodým vysokej čistoty (viac ako 99 %) získaval hlavne iónovou výmenou monazitu. Samotný kov sa získava elektrolýzou jeho halogenidovej soli. V súčasnosti sa väčšina neodýmu extrahuje z (Ce,La,Nd,Pr)CO3F v basta Nathanite a čistí sa extrakciou rozpúšťadlom. Čistenie iónovou výmenou si vyhradzuje najvyššiu čistotu (zvyčajne > 99,99 %) na prípravu. Pretože je ťažké odstrániť poslednú stopu prazeodýmu v dobe, keď výroba závisí od technológie krokovej kryštalizácie, rané neodýmové sklo vyrobené v 30. rokoch má čistejšiu fialovú farbu a viac červený alebo oranžový farebný tón ako moderná verzia.

Neodymový kov

Kovový neodým má žiarivo strieborný kovový lesk, bod topenia 1024°C, hustotu 7,004 g/cm a paramagnetizmus. Neodym je jedným z najaktívnejších kovov vzácnych zemín, ktorý na vzduchu rýchlo oxiduje a tmavne, potom vytvára oxidovú vrstvu a následne sa odlupuje, čím je kov vystavený ďalšej oxidácii. Preto je vzorka neodýmu s veľkosťou jedného centimetra do jedného roka úplne zoxidovaná. V studenej vode reaguje pomaly a v horúcej vode rýchlo.

Neodymová elektronická konfigurácia

Elektronická konfigurácia:

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

Laserový výkon neodýmu je spôsobený prechodom 4f orbitálnych elektrónov medzi rôznymi energetickými hladinami. Tento laserový materiál je široko používaný v komunikácii, skladovaní informácií, lekárskej starostlivosti, obrábaní atď. Medzi nimi je široko používaný ytriový hliníkový granát Y3Al5O12:Nd (YAG:Nd) s vynikajúcim výkonom a Nd-dopovaný gadolíniový skandium gálium granát s vyšším efektívnosť.

Aplikácia neodýmu

Najväčším užívateľom neodýmu je materiál permanentných magnetov NdFeB. Magnet NdFeB je nazývaný „kráľom permanentných magnetov“ kvôli jeho produktu s vysokou magnetickou energiou. Je široko používaný v elektronike, strojárstve a iných priemyselných odvetviach pre svoj vynikajúci výkon. Francis Wall, profesor aplikovanej ťažby na Cumberland School of Mining, University of Exeter, UK, povedal: „Pokiaľ ide o magnety, v skutočnosti neexistuje nič, čo by mohlo konkurovať neodýmu. Úspešný vývoj Alpha Magnetic Spectrometer naznačuje, že magnetické vlastnosti magnetov NdFeB v Číne vstúpili na svetovú úroveň.

Neodymový magnet na pevnom disku

Neodym sa dá použiť na výrobu keramiky, žiarivo fialového skla, umelého rubínu v laseri a špeciálneho skla, ktoré dokáže filtrovať infračervené lúče. Používa sa spolu s prazeodýmom na výrobu okuliarov pre fúkače skla.

Pridanie 1,5% ~ 2,5% nano oxidu neodýmu do horčíkovej alebo hliníkovej zliatiny môže zlepšiť výkon pri vysokej teplote, vzduchotesnosť a odolnosť proti korózii zliatiny a je široko používaný ako letecký materiál pre letectvo.

Nano-ytriový hliníkový granát dopovaný nano-neodymovým oxidom vytvára krátkovlnný laserový lúč, ktorý je široko používaný na zváranie a rezanie tenkých materiálov s hrúbkou pod 10 mm v priemysle.

Nd:YAG laserová tyč

V medicínskom ošetrení sa namiesto chirurgických nožov používa nanoytriový aluminiový granátový laser dopovaný nano oxidom neodýmu na odstraňovanie operačných rán alebo dezinfekciu rán.

Neodymové sklo sa vyrába pridaním oxidu neodýmu do taveniny skla. Levanduľa sa zvyčajne objavuje v neodymovom skle pod slnečným žiarením alebo žiarovkou, ale svetlomodrá sa objavuje pri osvetlení žiarivkami. Neodym je možné použiť na farbenie jemných odtieňov skla, ako je čistá fialová, vínovo červená a teplá šedá.

neodýmové sklo

S rozvojom vedy a techniky a rozširovaním a rozširovaním vedy a techniky vzácnych zemín bude mať neodým širší priestor využitia