Магически редкоземен елемент: „Кралят на постоянния магнит“-неодим

бастнасит

Неодимът, атомен номер 60, атомно тегло 144,24, със съдържание от 0,00239% в кората, съществува главно в монацит и бастнезит. В природата има седем изотопа на неодим: неодим 142, 143, 144, 145, 146, 148 и 150, сред които неодим 142 има най-високо съдържание. С раждането на празеодима се появи и неодимът. Появата на неодим активира полето на редкоземните метали и изигра важна роля в него. И влияе на пазара на редкоземни елементи.

Откриване на неодима

Карл Орвон Велсбах (1858-1929), откривателят на неодима

През 1885 г. австрийският химик Карл Орвон Велсбах Карл Ауер фон Велсбах открива неодима във Виена. Той отделя неодим и празеодим от симетрични неодимови материали чрез отделяне и кристализиране на тетрахидрат на амониев нитрат от азотна киселина и в същото време се разделя чрез спектрален анализ, но той не е разделен в относително чиста форма до 1925 г.

От 50-те години на миналия век неодимът с висока чистота (над 99%) се получава главно чрез йонообменен процес на монацит. Самият метал се получава чрез електролиза на неговата халидна сол. Понастоящем повечето неодим се извлича от (Ce,La,Nd,Pr)CO3F в баста натанит и се пречиства чрез екстракция с разтворител. Йонообменното пречистване запазва тази най-висока чистота (обикновено > 99,99%) за подготовка. Тъй като е трудно да се отстрани последната следа от празеодим в епохата, когато производството зависи от технологията на стъпкова кристализация, ранното неодимово стъкло, произведено през 30-те години на миналия век, има по-чист лилав цвят и по-червен или оранжев цвят от съвременната версия.

Неодимов метал

Металният неодим има ярък сребрист метален блясък, точка на топене 1024°C, плътност 7,004 g/cm и парамагнетизъм. Неодимът е един от най-активните редкоземни метали, който бързо се окислява и потъмнява във въздуха, след което образува оксиден слой и след това се отлепва, излагайки метала на допълнително окисляване. Следователно неодимовият образец с размер от един сантиметър се окислява напълно в рамките на една година. В студена вода реагира бавно, а в гореща - бързо.

Неодимова електронна конфигурация

Електронна конфигурация:

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

Лазерната ефективност на неодима се дължи на прехода на 4f орбитални електрони между различни енергийни нива. Този лазерен материал се използва широко в комуникацията, съхранението на информация, медицинското лечение, машинната обработка и т.н. Сред тях итриевият алуминиев гранат Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) се използва широко с отлична производителност и легираният с Nd гадолиниев скандиев галиев гранат с по-висока ефективност.

Приложение на неодим

Най-големият потребител на неодим е материалът с постоянен магнит NdFeB. Магнитът NdFeB се нарича „кралят на постоянните магнити“ поради продукта с висока магнитна енергия. Той се използва широко в електрониката, машиностроенето и други индустрии заради отличното си представяне. Франсис Уол, професор по приложно минно дело в Cumberland School of Mining, University of Exeter, Обединеното кралство, каза: „По отношение на магнитите, наистина няма нищо, което да може да се конкурира с неодима. Успешното развитие на Alpha Magnetic Spectrometer показва, че магнитните свойства на NdFeB магнити в Китай са навлезли на ниво от световна класа.

Неодимов магнит на твърд диск

Неодимът може да се използва за направата на керамика, ярко лилаво стъкло, изкуствен рубин в лазер и специално стъкло, което може да филтрира инфрачервените лъчи. Използва се заедно с празеодима за производство на очила за духачи на стъкло.

Добавянето на 1,5% ~ 2,5% нано неодимов оксид в магнезиева или алуминиева сплав може да подобри производителността при висока температура, херметичността и устойчивостта на корозия на сплавта и се използва широко като космически материал за авиацията.

Нано-итриев алуминиев гранат, легиран с нано-неодимов оксид, произвежда късовълнов лазерен лъч, който се използва широко за заваряване и рязане на тънки материали с дебелина под 10 mm в индустрията.

Nd:YAG лазерен прът

При медицинско лечение нано итриев алуминиев гранатов лазер, легиран с нано неодимов оксид, се използва за отстраняване на хирургични рани или дезинфекция на рани вместо хирургически ножове.

Неодимовото стъкло се получава чрез добавяне на неодимов оксид в стъклена стопилка. Лавандулата обикновено се появява в неодимовото стъкло под слънчева светлина или лампа с нажежаема жичка, но светлосиньото се появява при осветяване с флуоресцентна лампа. Неодимът може да се използва за оцветяване на деликатни нюанси на стъкло като чисто виолетово, виненочервено и топло сиво.

неодимови стъкла

С развитието на науката и технологиите и разширяването и разширяването на науката и технологиите за редкоземни метали, неодимът ще има по-широко пространство за използване