Maaginen harvinaisten maametallien elementti: "King of Permanent Magnet" - Neodyymi

bastnasiitti

Neodyymi, atomiluku 60, atomipaino 144,24, pitoisuus 0,00239 % kuoressa, esiintyy pääasiassa monatsiitissa ja bastnaesiitissa. Luonnossa on seitsemän neodyymin isotooppia: neodyymi 142, 143, 144, 145, 146, 148 ja 150, joista neodyymi 142:lla on suurin pitoisuus. Praseodyymin syntyessä syntyi neodyymi. Neodyymin saapuminen aktivoi harvinaisten maametallien kentän ja näytteli siinä tärkeätä roolia. Ja vaikuttaa harvinaisten maametallien markkinoille.

Neodyymin löytö

Karl Orvon Welsbach (1858-1929), neodyymin löytäjä

Vuonna 1885 itävaltalainen kemisti Carl Orvon Welsbach Carl Auer von Welsbach löysi neodyymin Wienistä. Hän erotti neodyymin ja praseodyymin symmetrisistä neodyymimateriaaleista erottamalla ja kiteyttämällä ammoniumnitraattitetrahydraattia typpihaposta ja samalla spektrianalyysillä, mutta se erotettiin suhteellisen puhtaassa muodossa vasta vuonna 1925.

1950-luvulta lähtien erittäin puhdasta neodyymiä (yli 99 %) on saatu pääasiassa monatsiitin ioninvaihtoprosessilla. Itse metalli saadaan elektrolysoimalla sen halogenidisuola. Tällä hetkellä suurin osa neodyymistä uutetaan (Ce,La,Nd,Pr)CO3F:stä bastanataniitissa ja puhdistetaan liuotinuutolla. Ioninvaihtopuhdistusreservi, jonka puhtausaste on korkein (yleensä > 99,99 %) valmistukseen. Koska praseodyymin viimeistä jäännöstä on vaikea poistaa aikakaudella, jolloin valmistus riippuu vaihekiteytystekniikasta, 1930-luvulla valmistettu varhainen neodyymilasi on väriltään puhtaampi violetti. ja enemmän punaista tai oranssia värisävyä kuin moderni versio.

Neodyymi metalli

Metallisen neodyymin kirkkaan hopean metallin kiilto, sulamispiste 1024 °C, tiheys 7,004 g/cm ja paramagnetismi. Neodyymi on yksi aktiivisimmista harvinaisista maametalleista, joka hapettuu ja tummuu nopeasti ilmassa, muodostaa sitten oksidikerroksen ja sitten kuoriutuu irti altistaen metallin lisähapettumiselle. Siksi neodyyminäyte, jonka koko on yksi senttimetri, hapettuu täysin yhden vuoden kuluessa. Se reagoi hitaasti kylmässä vedessä ja nopeasti kuumassa vedessä.

Neodyymi elektroninen kokoonpano

Elektroninen konfigurointi:

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

Neodyymin lasersuorituskyky johtuu 4f:n kiertoradan elektronien siirtymisestä eri energiatasojen välillä. Tätä lasermateriaalia käytetään laajalti viestinnässä, tietojen tallentamisessa, lääketieteellisessä hoidossa, koneistuksessa jne. Niistä yttrium-alumiinigranaatti Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) on laajalti käytössä erinomaisella suorituskyvyllä ja Nd-seostettu gadolinium-skandiumgalliumgranaatti, jolla on korkeampi suorituskyky. tehokkuutta.

Neodyymin käyttö

Suurin neodyymin käyttäjä on NdFeB-kestomagneettimateriaali. NdFeB-magneettia kutsutaan "kestomagneettien kuninkaaksi" sen korkean magneettisen energian vuoksi. Sitä käytetään laajalti elektroniikassa, koneissa ja muilla teollisuudenaloilla erinomaisen suorituskyvyn vuoksi. Francis Wall, sovelletun kaivosalan professori Cumberland School of Miningista, Exeterin yliopistosta, Iso-Britanniasta, sanoi: "Mikään magneeteista ei voi kilpailla neodyymin kanssa. Alpha Magnetic Spectrometerin onnistunut kehitys osoittaa, että magneettiset ominaisuudet Kiinan NdFeB-magneeteista on tullut maailmanluokan tasolle.

Neodyymimagneetti kovalevyllä

Neodyymistä voidaan valmistaa keramiikkaa, kirkkaan violettia lasia, keinotekoista rubiinia laserissa ja erikoislasia, joka voi suodattaa infrapunasäteitä. Käytetään yhdessä praseodyymin kanssa lasinpuhaltimien suojalasien valmistukseen.

1,5 % ~ 2,5 % nanoneodyymioksidin lisääminen magnesium- tai alumiiniseokseen voi parantaa seoksen suorituskykyä korkeissa lämpötiloissa, ilmatiiviyttä ja korroosionkestävyyttä, ja sitä käytetään laajalti ilmailumateriaalina ilmailussa.

Nano-neodyymioksidilla seostettu nano-yttrium-alumiinigranaatti tuottaa lyhytaaltoisen lasersäteen, jota käytetään laajalti ohuiden, alle 10 mm paksujen materiaalien hitsaukseen ja leikkaamiseen teollisuudessa.

Nd:YAG lasersauva

Lääketieteellisessä hoidossa nanoneodyymioksidilla seostettua nano-yttrium-alumiinigranaattilaseria käytetään kirurgisten haavojen poistamiseen tai haavojen desinfiointiin kirurgisten veitsien sijaan.

Neodyymilasi valmistetaan lisäämällä neodyymioksidia lasisulaan. Laventeli näkyy yleensä neodyymilasissa auringonvalossa tai hehkulampussa, mutta vaaleansininen näkyy loistelamppuvalaistuksessa. Neodyymillä voidaan värjätä lasin herkkiä sävyjä, kuten puhdas violetti, viininpunainen ja lämmin harmaa.

neodyymi lasia

Tieteen ja teknologian kehittyessä sekä harvinaisten maametallien tieteen ja teknologian laajenemisen ja laajentamisen myötä neodyymilla on laajempi käyttötila