Magisch zeldzaam aarde-element: "Koning van de permanente magneet" - Neodymium

bastnasiet

Neodymium, atoomnummer 60, atoomgewicht 144,24, met een gehalte van 0,00239% in de korst, komt voornamelijk voor in monaziet en bastnaesiet. Er zijn zeven isotopen van neodymium in de natuur: neodymium 142, 143, 144, 145, 146, 148 en 150, waarvan neodymium 142 het hoogste gehalte heeft. Met de komst van praseodymium ontstond neodymium. De komst van neodymium activeerde de markt voor zeldzame aardmetalen en speelde daarin een belangrijke rol. Het beïnvloedt de markt voor zeldzame aardmetalen.

Ontdekking van neodymium

Karl Orvon Welsbach (1858-1929), de ontdekker van neodymium

In 1885 ontdekte de Oostenrijkse chemicus Carl Auer von Welsbach neodymium in Wenen. Hij scheidde neodymium en praseodymium uit symmetrische neodymiummaterialen door ammoniumnitraat-tetrahydraat te scheiden en te kristalliseren van salpeterzuur, en tegelijkertijd te scheiden met behulp van spectraalanalyse, maar het werd pas in 1925 in relatief zuivere vorm gescheiden.

Sinds de jaren 50 werd neodymium met een hoge zuiverheidsgraad (meer dan 99%) voornamelijk verkregen door middel van ionenwisseling van monaziet. Het metaal zelf wordt verkregen door elektrolyse van het halidezout. Momenteel wordt het meeste neodymium gewonnen uit (Ce, La, Nd, Pr)CO3F in basta nataniet en gezuiverd door middel van oplosmiddelextractie. Zuivering met ionenwisseling behoudt de hoogste zuiverheidsgraad (meestal > 99,99%) voor de bereiding. Omdat het moeilijk is om het laatste spoor praseodymium te verwijderen in een tijdperk waarin de productie afhankelijk is van stapsgewijze kristallisatietechnologie, heeft het vroege neodymiumglas, geproduceerd in de jaren 30, een zuiverdere paarse kleur en een meer rode of oranje kleurtoon dan de moderne versie.

Neodymiummetaal

Neodymiummetaal heeft een heldere zilverachtige metaalglans, een smeltpunt van 1024 °C, een dichtheid van 7,004 g/cm2 en is paramagnetisch. Neodymium is een van de meest actieve zeldzame aardmetalen. Het oxideert snel en wordt donker in de lucht, vormt vervolgens een oxidelaag en schilfert vervolgens af, waardoor het metaal aan verdere oxidatie wordt blootgesteld. Neodymiummonsters van één centimeter groot zijn daarom binnen een jaar volledig geoxideerd. Het reageert langzaam in koud water en snel in warm water.

Neodymium elektronische configuratie

Elektronische configuratie:

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

De laserprestaties van neodymium worden veroorzaakt door de overgang van 4f-orbitaalelektronen tussen verschillende energieniveaus. Dit lasermateriaal wordt veel gebruikt in communicatie, informatieopslag, medische behandelingen, machinale bewerking, enz. Yttrium-aluminium-granaat Y3Al5O12:Nd (YAG:Nd) wordt veel gebruikt met uitstekende prestaties, en Nd-gedoteerde gadolinium-scandium-gallium-granaat met een hogere efficiëntie.

Toepassing van neodymium

De grootste gebruiker van neodymium is NdFeB, een permanent magneetmateriaal. De NdFeB-magneet wordt "de koning van de permanente magneten" genoemd vanwege zijn hoge magnetische energieproduct. Het wordt veel gebruikt in de elektronica, machinebouw en andere industrieën vanwege zijn uitstekende prestaties. Francis Wall, hoogleraar toegepaste mijnbouw aan de Cumberland School of Mining van de Universiteit van Exeter, VK, zei: "Op het gebied van magneten is er eigenlijk niets dat kan concurreren met neodymium. De succesvolle ontwikkeling van de Alpha Magnetic Spectrometer geeft aan dat de magnetische eigenschappen van NdFeB-magneten in China van wereldklasse zijn.

Neodymiummagneet op harde schijf

Neodymium kan worden gebruikt voor de productie van keramiek, helder paars glas, kunstmatige robijn in lasers en speciaal glas dat infraroodstraling filtert. Het wordt samen met praseodymium gebruikt voor de productie van brillen voor glasblazers.

Door 1,5%~2,5% nano-neodymiumoxide toe te voegen aan magnesium- of aluminiumlegering kunnen de prestaties bij hoge temperaturen, de luchtdichtheid en de corrosiebestendigheid van de legering worden verbeterd. Het wordt dan ook veel gebruikt als materiaal voor de luchtvaart.

Nano-yttrium-aluminium-granaat gedoteerd met nano-neodymiumoxide produceert een kortgolvige laserstraal, die veel wordt gebruikt voor het lassen en snijden van dunne materialen met een dikte van minder dan 10 mm in de industrie.

Nd:YAG laserstaaf

Bij medische behandelingen worden nano-yttrium-aluminium-granaatlasers gedoteerd met nano-neodymiumoxide gebruikt om chirurgische wonden te verwijderen of wonden te desinfecteren in plaats van chirurgische messen.

Neodymiumglas wordt gemaakt door neodymiumoxide toe te voegen aan glassmelt. Lavendel verschijnt meestal in neodymiumglas onder zonlicht of een gloeilamp, maar lichtblauw verschijnt onder fluorescentielamp. Neodymium kan worden gebruikt om delicate glastinten te kleuren, zoals zuiver violet, wijnrood en warm grijs.

neodymiumglas

Met de ontwikkeling van wetenschap en technologie en de uitbreiding en uitbreiding van zeldzame aardwetenschap en -technologie zal neodymium een ​​bredere toepassingsruimte krijgen