Магичен елемент од ретка земја: „Крал на перманентни магнети“ - неодиум

бастназит

Неодиум, атомски број 60, атомска тежина 144,24, со содржина од 0,00239% во кората, главно постои во моназит и бастнезит. Во природата постојат седум изотопи на неодиум: неодиум 142, 143, 144, 145, 146, 148 и 150, меѓу кои неодиум 142 има највисока содржина. Со раѓањето на празеодиумот, се појави и неодиумот. Појавата на неодиумот го активираше полето на ретки земји и одигра важна улога во него. И влијаеше на пазарот на ретки земји.

Откривање на неодиум

Карл Орвон Велсбах (1858-1929), откривачот на неодиумот

Во 1885 година, австрискиот хемичар Карл Орвон Велсбах го открил неодиумот во Виена. Тој ги одвоил неодиумот и празеодиумот од симетрични неодимиумски материјали со одвојување и кристализирање на амониум нитрат тетрахидрат од азотна киселина, а во исто време го одвоил и со спектрална анализа, но не бил одвоен во релативно чиста форма сè до 1925 година.

Од 1950-тите, неодиумот со висока чистота (над 99%) главно се добивал со процес на јонска размена на моназит. Самиот метал се добива со електролиза на неговата халидна сол. Во моментов, поголемиот дел од неодиумот се екстрахира од (Ce,La,Nd,Pr)CO3F во баста натанит и се прочистува со екстракција со растворувач. Прочистувањето со јонска размена ја задржува таа највисока чистота (обично > 99,99%) за подготовка. Бидејќи е тешко да се отстрани последната трага од празеодиум во ерата кога производството зависеше од технологијата на кристализација на чекори, раното неодимиумско стакло произведено во 1930-тите има почиста виолетова боја и поцрвен или портокалов тон на бојата од модерната верзија.

Неодиумски метал

Металниот неодимиум има светло сребрен метален сјај, точка на топење од 1024°C, густина од 7,004 g/cm3 и парамагнетизам. Неодиумот е еден од најактивните ретки земни метали, кој брзо оксидира и потемнува во воздух, потоа формира оксиден слој, а потоа се лупи, изложувајќи го металот на понатамошна оксидација. Затоа, примерокот од неодиум со големина од еден сантиметар е целосно оксидиран во рок од една година. Реагира бавно во ладна вода и брзо во топла вода.

Неодиумска електронска конфигурација

Електронска конфигурација:

1с2 2с2 2п6 3с2 3п6 4с2 3д10 4п6 5с2 4д10 5п6 6с2 4ф4

Ласерските перформанси на неодиумот се должат на транзицијата на 4f орбитални електрони помеѓу различни енергетски нивоа. Овој ласерски материјал е широко користен во комуникацијата, складирањето информации, медицинскиот третман, машинската обработка итн. Меѓу нив, итриум алуминиумскиот гранат Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) е широко користен со одлични перформанси, а Nd-допиран гадолиниум скандиум галиум гранат со поголема ефикасност.

Примена на неодиум

Најголем корисник на неодимиум е материјалот со перманентен магнет NdFeB. NdFeB магнетот е наречен „крал на перманентните магнети“ поради неговиот производ со висока магнетна енергија. Широко се користи во електрониката, машинската и други индустрии поради неговите одлични перформанси. Франсис Вол, професор по применето рударство на Факултетот за рударство Камберленд, Универзитет во Ексетер, Велика Британија, рече: „Во однос на магнетите, навистина нема ништо што може да се натпреварува со неодимиумот. Успешниот развој на Алфа магнетниот спектрометар покажува дека магнетните својства на NdFeB магнетите во Кина достигнаа ниво од светска класа.“

Неодиумски магнет на хард диск

Неодиумот може да се користи за производство на керамика, светло виолетово стакло, вештачки рубин во ласер и специјално стакло кое може да филтрира инфрацрвени зраци. Се користи заедно со празеодиум за производство на очила за дувачи на стакло.

Додавањето на 1,5%~2,5% нанонеодиум оксид во магнезиумска или алуминиумска легура може да ги подобри перформансите на високи температури, непропустливоста на воздух и отпорноста на корозија на легурата, а широко се користи како воздухопловен материјал за авијација.

Нано-итриумски алуминиумски гранат допиран со нано-неодиум оксид произведува кратки бранови ласерски зрак, кој е широко користен за заварување и сечење тенки материјали со дебелина под 10 mm во индустријата.

Nd:YAG ласерска прачка

Во медицинскиот третман, наноитриум алуминиумски гранатен ласер допиран со нано неодимиум оксид се користи за отстранување на хируршки рани или дезинфекција на рани наместо хируршки ножеви.

Неодимиумското стакло се прави со додавање на неодимиум оксид во стопеното стакло. Лавандата обично се појавува во неодимиумското стакло под сончева светлина или жармон со блескаво светло, но светло сината се појавува под осветлување од флуоресцентна ламба. Неодиумот може да се користи за боење на деликатни нијанси на стакло како што се чиста виолетова, вино црвена и топло сива.

неодимиумско стакло

Со развојот на науката и технологијата и проширувањето и проширувањето на науката и технологијата за ретки земји, неодиумот ќе има поширок простор за користење.