Сиқырлы сирек жер элементі: «Тұрақты магнит патшасы» - неодим

бастназит

Неодим, атомдық нөмірі 60, атомдық салмағы 144,24, жер қыртысында 0,00239% құрайтын, негізінен монацит пен бастнезитте болады. Табиғатта неодимнің жеті изотопы бар: неодим 142, 143, 144, 145, 146, 148 және 150, олардың ішінде неодим 142 ең жоғары мазмұнға ие. Празеодимнің пайда болуымен неодим пайда болды. Неодимнің келуі сирек жер өрісін белсендіріп, онда маңызды рөл атқарды. Сирек кездесетін жер нарығына әсер етті.

Неодимнің ашылуы

Карл Орвон Уэлсбах (1858-1929), неодимді ашушы

1885 жылы австриялық химик Карл Орвон Вельсбах Карл Ауэр фон Вельсбах Венада неодимді ашты. Ол симметриялы неодим материалдарынан аммоний нитраты тетрагидратын азот қышқылынан бөліп, кристалдау арқылы неодим мен празеодимді бөлді, сонымен бірге спектрлік талдау арқылы бөлді, бірақ ол 1925 жылға дейін салыстырмалы түрде таза күйде бөлінбеді.

1950 жылдардан бастап жоғары тазалықтағы неодим (99%-дан астам) негізінен монациттің ион алмасу процесі арқылы алынды. Металдың өзі оның галогендік тұзын электролиздеу арқылы алынады. Қазіргі уақытта неодимнің көп бөлігі (Ce,La,Nd,Pr)CO3F-дан баста натаниттен алынады және еріткішпен экстракциялау арқылы тазартылады. Дайындау үшін ең жоғары тазалықты (әдетте > 99,99%) ион алмасуды тазарту қоры сақтайды. Өндіріс сатысы кристалдану технологиясына тәуелді болған дәуірде празеодимнің соңғы ізін жою қиын болғандықтан, 1930 жылдары шығарылған ерте неодим шынысының түсі таза күлгін түсті болады. және қазіргі нұсқаға қарағанда қызыл немесе қызғылт сары түсті реңк.

Неодим металы

Металл неодимінің күміс түсті металл жылтырлығы, балқу температурасы 1024°C, тығыздығы 7,004 г/см, парамагнетизмі бар. Неодим - ауада тез тотығатын және қараңғыланатын, содан кейін оксидті қабат түзетін, содан кейін қабығы түсіп, металды одан әрі тотығуға ұшырататын ең белсенді сирек жер металдарының бірі. Сондықтан өлшемі бір сантиметр болатын неодим үлгісі бір жыл ішінде толық тотықтырады. Ол суық суда баяу, ал ыстық суда тез әрекет етеді.

Неодим электронды конфигурациясы

Электрондық конфигурация:

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

Неодимнің лазерлік өнімділігі әртүрлі энергетикалық деңгейлер арасында 4f орбиталық электрондардың ауысуынан туындайды. Бұл лазерлік материал байланыста, ақпаратты сақтауда, емдеуде, өңдеуде және т.б. кеңінен қолданылады. Олардың ішінде иттрий алюминий гранаты Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) өте жақсы өнімділікпен және Nd-қоспаланған гадолиний скандий галлий гранаты жоғарырақ. тиімділігі.

Неодимді қолдану

Неодимді ең үлкен пайдаланушы NdFeB тұрақты магнитті материал болып табылады. NdFeB магниті жоғары магниттік энергия өніміне байланысты «тұрақты магниттердің патшасы» деп аталады. Ол өзінің тамаша өнімділігі үшін электроникада, машина жасауда және басқа салаларда кеңінен қолданылады. Фрэнсис Уолл, Эксетер университетінің Камберленд тау-кен мектебінің қолданбалы тау-кен ісі профессоры: «Магниттер тұрғысынан неодиммен бәсекелесе алатын ештеңе жоқ. Альфа-магниттік спектрометрдің сәтті дамуы магниттік қасиеттердің күшті екенін көрсетеді. Қытайдағы NdFeB магниттері әлемдік деңгейдегі деңгейге шықты.

Қатты дискідегі неодим магниті

Неодимді керамика, ашық күлгін шыны, лазердегі жасанды рубин және инфрақызыл сәулелерді сүзе алатын арнайы шыны жасау үшін пайдалануға болады. Шыны үрлегіштерге арналған көзілдірік жасау үшін празеодиммен бірге қолданылады.

Магний немесе алюминий қорытпасына 1,5% ~ 2,5% нанонеодим оксидін қосу қорытпаның жоғары температуралық өнімділігін, ауа өткізбейтіндігін және коррозияға төзімділігін жақсартады және ол авиация үшін аэроғарыштық материал ретінде кеңінен қолданылады.

Нано-неодим оксиді қосылған нано-иттрий алюминий гранатасы қысқа толқынды лазер сәулесін шығарады, ол өнеркәсіпте қалыңдығы 10 мм-ден төмен жұқа материалдарды дәнекерлеу және кесу үшін кеңінен қолданылады.

Nd:YAG лазер таяқшасы

Медициналық емдеуде нанонеодим оксиді қосылған нано иттрий алюминий гранат лазері хирургиялық пышақтардың орнына хирургиялық жараларды жою немесе жараларды дезинфекциялау үшін қолданылады.

Неодим шынысы шыны балқымасына неодим оксидін қосу арқылы жасалады. Лаванда әдетте күн сәулесінің немесе қыздыру шамының астында неодим әйнегінде пайда болады, бірақ флуоресцентті лампаның жарығында ашық көк түс пайда болады. Неодимді таза күлгін, шарап қызыл және жылы сұр сияқты әйнектің нәзік реңктерін бояу үшін қолдануға болады.

неодим шыны

Ғылым мен технологияның дамуы және сирек жер ғылымы мен технологиясының кеңеюі мен кеңеюімен неодим кеңірек пайдалану кеңістігіне ие болады.