Магический редкоземельный элемент: «Король постоянных магнитов» — неодим.

бастназит

Неодим, атомный номер 60, атомный вес 144,24, с содержанием в корке 0,00239%, встречается преимущественно в монаците и бастнезите. В природе существует семь изотопов неодима: неодим 142, 143, 144, 145, 146, 148 и 150, среди которых наибольшее содержание имеет неодим 142. С рождением празеодима появился неодим. Появление неодима активизировало область редкоземельных металлов и сыграло в ней важную роль. И повлияло на рынок редкоземельных металлов.

Открытие неодима

Карл Орвон Вельсбах (1858-1929), первооткрыватель неодима.

В 1885 году австрийский химик Карл Орвон Вельсбах Карл Ауэр фон Вельсбах открыл в Вене неодим. Он выделил неодим и празеодим из симметричных неодимовых материалов путем отделения и кристаллизации тетрагидрата нитрата аммония из азотной кислоты и в то же время выделил спектральным анализом, но в относительно чистом виде он не был выделен до 1925 года.

С 1950-х годов неодим высокой чистоты (более 99%) получали в основном методом ионного обмена монацита. Сам металл получают электролизом его галогенидной соли. В настоящее время большая часть неодима извлекается из (Ce,La,Nd,Pr)CO3F в баста-натаните и очищается экстракцией растворителем. Ионообменная очистка обеспечивает высочайшую чистоту (обычно > 99,99%) для приготовления. Поскольку трудно удалить последние следы празеодима в эпоху, когда производство зависит от технологии ступенчатой ​​кристаллизации, раннее неодимовое стекло, изготовленное в 1930-х годах, имеет более чистый фиолетовый цвет. и более красный или оранжевый оттенок, чем в современной версии.

Неодимовый металл

Металлический неодим имеет яркий серебристый металлический блеск, температуру плавления 1024°С, плотность 7,004 г/см2 и парамагнетизм. Неодим – один из наиболее активных редкоземельных металлов, который быстро окисляется и темнеет на воздухе, затем образует оксидный слой, а затем отслаивается, подвергая металл дальнейшему окислению. Следовательно, образец неодима размером один сантиметр полностью окисляется в течение одного года. Медленно реагирует в холодной воде и быстро в горячей воде.

Неодимовая электронная конфигурация

Электронная конфигурация:

1с2 2с2 2п6 3с2 3п6 4с2 3д10 4п6 5с2 4д10 5п6 6с2 4f4

Лазерные характеристики неодима обусловлены переходом 4f-орбитальных электронов между разными энергетическими уровнями. Этот лазерный материал широко используется в сфере связи, хранения информации, медицинского лечения, механической обработки и т. д. Среди них широко используется иттрий-алюминиевый гранат Y3Al5O12: Nd (YAG: Nd) с отличными характеристиками, а также легированный Nd гадолиний-скандие-галлиевый гранат с более высокими эффективность.

Применение неодима

Крупнейшим потребителем неодима является материал постоянных магнитов NdFeB. Магнит NdFeB называют «королем постоянных магнитов» из-за его высокой магнитной энергии. Он широко используется в электронике, машиностроении и других отраслях промышленности благодаря своим превосходным характеристикам. Фрэнсис Уолл, профессор прикладного горного дела в Камберлендской горной школе Эксетерского университета, Великобритания, сказал: «С точки зрения магнитов действительно нет ничего, что могло бы конкурировать с неодимом. Успешная разработка альфа-магнитного спектрометра показывает, что магнитные свойства магнитов NdFeB в Китае вышли на уровень мирового класса.

Неодимовый магнит на жестком диске.

Неодим можно использовать для изготовления керамики, ярко-фиолетового стекла, искусственного рубина в лазерах и специального стекла, которое может фильтровать инфракрасные лучи. Используется вместе с празеодимом для изготовления очков стеклодувов.

Добавление 1,5–2,5% нанооксида неодима в магниевый или алюминиевый сплав может улучшить высокотемпературные характеристики, воздухонепроницаемость и коррозионную стойкость сплава, и он широко используется в качестве аэрокосмического материала для авиации.

Нано-иттриевый алюминиевый гранат, легированный нанооксидом неодима, производит коротковолновый лазерный луч, который широко используется в промышленности для сварки и резки тонких материалов толщиной менее 10 мм.

Лазерный стержень Nd:YAG

В медицине вместо хирургических ножей для удаления хирургических ран или дезинфекции ран используется лазер на нано-иттрий-алюминиевом гранате, легированный нанооксидом неодима.

Неодимовое стекло получают путем добавления оксида неодима в расплав стекла. Лаванда обычно появляется в неодимовом стекле под солнечным светом или лампой накаливания, но светло-голубой цвет появляется при освещении люминесцентной лампой. Неодим можно использовать для окраски стекла в нежные оттенки, такие как чистый фиолетовый, винно-красный и теплый серый.

неодимовое стекло

С развитием науки и техники, а также расширением и расширением редкоземельных наук и технологий неодим будет иметь более широкое пространство использования.