Magisk sjældent jordelement: "Kongen af ​​permanente magneter" - Neodym

bastnasit

Neodym, atomnummer 60, atomvægt 144,24, med et indhold på 0,00239% i jordskorpen, findes hovedsageligt i monazit og bastnesit. Der er syv isotoper af neodym i naturen: neodym 142, 143, 144, 145, 146, 148 og 150, hvoraf neodym 142 har det højeste indhold. Med praseodyms fødsel opstod neodym. Neodyms ankomst aktiverede feltet for sjældne jordarter og spillede en vigtig rolle i det og påvirker markedet for sjældne jordarter.

Opdagelsen af ​​neodym

Karl Orvon Welsbach (1858-1929), opdageren af ​​neodym

I 1885 opdagede den østrigske kemiker Carl Orvon Welsbach neodym i Wien. Han adskilte neodym og praseodym fra symmetriske neodymmaterialer ved at separere og krystallisere ammoniumnitrattetrahydrat fra salpetersyre, og samtidig separerede han det ved spektralanalyse, men det blev ikke separeret i en relativt ren form før i 1925.

Siden 1950'erne er neodym med høj renhed (over 99%) primært blevet udvundet ved ionbytningsproces af monazit. Selve metallet udvindes ved elektrolysering af dets halogenidsalt. I øjeblikket ekstraheres det meste neodym fra (Ce,La,Nd,Pr)CO3F i basta nathanit og renses ved solventekstraktion. Ionbytningsrensning forbeholder sig den højeste renhed (normalt > 99,99%) til fremstilling. Fordi det er vanskeligt at fjerne det sidste spor af praseodym i en tid, hvor fremstillingen afhænger af trinvis krystallisationsteknologi, har det tidlige neodymglas, der blev fremstillet i 1930'erne, en renere lilla farve og en mere rød eller orange farvetone end den moderne version.

Neodymmetal

Metallisk neodym har en lys sølvmetallisk glans, et smeltepunkt på 1024°C, en densitet på 7,004 g/cm² og paramagnetisme. Neodym er et af de mest aktive sjældne jordartsmetaller, som hurtigt oxiderer og mørkner i luften, danner derefter et oxidlag og skaller af, hvilket udsætter metallet for yderligere oxidation. Derfor er en neodymprøve med en størrelse på en centimeter fuldstændig oxideret inden for et år. Den reagerer langsomt i koldt vand og hurtigt i varmt vand.

Neodym elektronisk konfiguration

Elektronisk konfiguration:

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

Neodyms laserydelse skyldes overgangen af ​​4f orbitale elektroner mellem forskellige energiniveauer. Dette lasermateriale anvendes i vid udstrækning inden for kommunikation, informationslagring, medicinsk behandling, bearbejdning osv. Blandt disse er yttriumaluminiumgranat Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) i vid udstrækning anvendt med fremragende ydeevne, og Nd-doteret gadoliniumscandiumgalliumgranat med højere effektivitet.

Anvendelse af neodym

Den største bruger af neodym er NdFeB permanentmagnetmateriale. NdFeB-magneten kaldes "kongen af ​​permanentmagneter" på grund af dens høje magnetiske energiprodukt. Den anvendes i vid udstrækning i elektronik, maskiner og andre industrier for sin fremragende ydeevne. Francis Wall, professor i anvendt minedrift ved Cumberland School of Mining, University of Exeter, Storbritannien, sagde: "Med hensyn til magneter er der virkelig intet, der kan konkurrere med neodym. Den succesfulde udvikling af Alpha Magnetic Spectrometer indikerer, at de magnetiske egenskaber ved NdFeB-magneter i Kina er nået op på verdensklasseniveau."

Neodymmagnet på harddisk

Neodym kan bruges til at lave keramik, lyslilla glas, kunstig rubin i laser og specialglas, der kan filtrere infrarøde stråler. Bruges sammen med praseodym til at lave beskyttelsesbriller til glasblæsere.

Tilsætning af 1,5%~2,5% nano-neodymoxid til magnesium- eller aluminiumlegering kan forbedre legeringens ydeevne ved høje temperaturer, lufttæthed og korrosionsbestandighed, og den anvendes i vid udstrækning som luftfartsmateriale.

Nano-yttrium aluminiumgranat doteret med nano-neodymoxid producerer en kortbølget laserstråle, som i vid udstrækning anvendes til svejsning og skæring af tynde materialer med en tykkelse på under 10 mm i industrien.

Nd:YAG laserstang

I medicinsk behandling bruges nano-ytttrium-aluminiumgranatlaserdoteret med nano-neodymoxid til at fjerne kirurgiske sår eller desinficere sår i stedet for kirurgiske knive.

Neodymglas fremstilles ved at tilsætte neodymoxid til smeltet glas. Lavendel fremstår normalt i neodymglas under sollys eller glødelamper, men lyseblå fremstår under lysstofrør. Neodym kan bruges til at farve sarte nuancer af glas såsom ren violet, vinrød og varm grå.

neodymglas

Med udviklingen af ​​videnskab og teknologi og udvidelsen af ​​sjældne jordartsvidenskab og -teknologi vil neodym have et bredere anvendelsesrum.