Magisk sjeldent jordelement: «Kongen av permanentmagneter» – neodym

bastnasitt

Neodym, atomnummer 60, atomvekt 144,24, med et innhold på 0,00239 % i jordskorpen, finnes hovedsakelig i monazitt og bastnesitt. Det finnes sju isotoper av neodym i naturen: neodym 142, 143, 144, 145, 146, 148 og 150, hvorav neodym 142 har det høyeste innholdet. Med fremveksten av praseodym oppsto neodym. Ankomsten av neodym aktiverte feltet for sjeldne jordarter og spilte en viktig rolle i det, og påvirker markedet for sjeldne jordarter.

Oppdagelsen av neodym

Karl Orvon Welsbach (1858–1929), oppdageren av neodym

I 1885 oppdaget den østerrikske kjemikeren Carl Orvon Welsbach neodym i Wien. Han separerte neodym og praseodym fra symmetriske neodymmaterialer ved å separere og krystallisere ammoniumnitrattetrahydrat fra salpetersyre, og samtidig separerte ved spektralanalyse, men det ble ikke separert i en relativt ren form før i 1925.

Siden 1950-tallet har høyrens neodym (over 99 %) hovedsakelig blitt utvunnet ved ionebytteprosess av monazitt. Selve metallet utvinnes ved å elektrolysere halogenidsaltet. For tiden utvinnes mesteparten av neodym fra (Ce,La,Nd,Pr)CO3F i basta nathanitt og renses ved løsemiddelekstraksjon. Ionebytterensing forbeholder seg den høyeste renheten (vanligvis > 99,99 %) for fremstilling. Fordi det er vanskelig å fjerne de siste sporene av praseodym i en tid da produksjonen er avhengig av trinnvis krystalliseringsteknologi, har det tidlige neodymglasset som ble produsert på 1930-tallet en renere lilla farge og en mer rød eller oransje fargetone enn den moderne versjonen.

Neodymmetall

Metallisk neodym har en lys sølvglans, et smeltepunkt på 1024 °C, en tetthet på 7,004 g/cm² og paramagnetisme. Neodym er et av de mest aktive sjeldne jordmetallene, som raskt oksiderer og mørkner i luften, deretter danner et oksidlag og deretter skreller av, slik at metallet utsettes for ytterligere oksidasjon. Derfor er neodymprøven med en størrelse på én centimeter fullstendig oksidert i løpet av ett år. Den reagerer sakte i kaldt vann og raskt i varmt vann.

Neodym elektronisk konfigurasjon

Elektronisk konfigurasjon:

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

Neodyms laserytelse skyldes overgangen av 4f orbitale elektroner mellom forskjellige energinivåer. Dette lasermaterialet er mye brukt i kommunikasjon, informasjonslagring, medisinsk behandling, maskinering, etc. Blant disse er yttriumaluminiumgranat Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) mye brukt med utmerket ytelse, og Nd-dopet gadoliniumscandiumgalliumgranat med høyere effektivitet.

Påføring av neodym

Den største brukeren av neodym er NdFeB permanentmagnetmateriale. NdFeB-magneten kalles «kongen av permanentmagneter» på grunn av sitt høye magnetiske energiprodukt. Den er mye brukt i elektronikk, maskiner og andre industrier for sin utmerkede ytelse. Francis Wall, professor i anvendt gruvedrift ved Cumberland School of Mining, University of Exeter, Storbritannia, sa: «Når det gjelder magneter, er det egentlig ingenting som kan konkurrere med neodym. Den vellykkede utviklingen av Alpha Magnetic Spectrometer indikerer at de magnetiske egenskapene til NdFeB-magneter i Kina har nådd verdensklassenivå.»

Neodymmagnet på harddisk

Neodym kan brukes til å lage keramikk, knall lilla glass, kunstig rubin i laser og spesialglass som kan filtrere infrarøde stråler. Brukes sammen med praseodym til å lage beskyttelsesbriller for glassblåsere.

Å tilsette 1,5 % ~ 2,5 % nano-neodymoksid i magnesium- eller aluminiumslegering kan forbedre legeringens høytemperaturytelse, lufttetthet og korrosjonsmotstand, og den er mye brukt som luftfartsmateriale for luftfart.

Nano-yttrium aluminiumsgranat dopet med nano-neodymoksid produserer kortbølget laserstråle, som er mye brukt til sveising og skjæring av tynne materialer med tykkelse under 10 mm i industrien.

Nd:YAG-laserstang

I medisinsk behandling brukes nano-ytttrium-aluminiumgranatlaserdopert med nano-neodymoksid til å fjerne kirurgiske sår eller desinfisere sår i stedet for kirurgiske kniver.

Neodymglass lages ved å tilsette neodymoksid i smeltet glass. Lavendel vises vanligvis i neodymglass i sollys eller glødelampe, men lyseblått vises under lysrør. Neodym kan brukes til å fargelegge delikate nyanser av glass som ren fiolett, vinrød og varm grå.

neodymglass

Med utviklingen av vitenskap og teknologi og utvidelsen og utvidelsen av sjeldne jordartsvitenskap og -teknologi, vil neodym ha et bredere utnyttelsesrom.