Magický prvek vzácných zemin: „Král permanentních magnetů“ – neodym

bastnasite

Neodym, atomové číslo 60, atomová hmotnost 144,24, s obsahem 0,00239 % v kůře, se vyskytuje především v monazitu a bastnaesitu. V přírodě existuje sedm izotopů neodymu: neodym 142, 143, 144, 145, 146, 148 a 150, z nichž nejvyšší obsah má neodym 142. Se zrodem praseodymu vznikl neodym. Příchod neodymu aktivoval pole vzácných zemin a hrál v něm důležitou roli. A ovlivňuje trh vzácných zemin.

Objev neodymu

Karl Orvon Welsbach (1858-1929), objevitel neodymu

V roce 1885 objevil rakouský chemik Carl Orvon Welsbach Carl Auer von Welsbach ve Vídni neodym. Ze symetrických neodymových materiálů oddělil neodym a praseodym separací a krystalizací tetrahydrátu dusičnanu amonného od kyseliny dusičné a zároveň separoval spektrální analýzou, ale v relativně čisté formě byl separován až v roce 1925.

Od 50. let 20. století se vysoce čistý neodym (přes 99 %) získával hlavně iontově výměnným procesem monazitu. Samotný kov se získává elektrolýzou jeho halogenidové soli. V současnosti je většina neodymu extrahována z (Ce,La,Nd,Pr)CO3F v basta Nathanitu a čištěna extrakcí rozpouštědlem. Čištění iontovou výměnou si vyhrazuje nejvyšší čistotu (obvykle > 99,99 %) pro přípravu. Vzhledem k tomu, že v době, kdy výroba závisela na technologii stupňovité krystalizace, je obtížné odstranit poslední stopu praseodymu, má rané neodymové sklo vyrobené ve 30. letech 20. století čistší fialovou barvu. a více červený nebo oranžový barevný tón než moderní verze.

Neodymový kov

Kovový neodym má zářivě stříbrný kovový lesk, bod tání 1024°C, hustotu 7,004 g/cm a paramagnetismus. Neodym je jedním z nejaktivnějších kovů vzácných zemin, který na vzduchu rychle oxiduje a tmavne, poté vytváří vrstvu oxidu a následně se odlupuje, čímž je kov vystaven další oxidaci. Proto je vzorek neodymu o velikosti jednoho centimetru během jednoho roku zcela zoxidován. Ve studené vodě reaguje pomalu a v horké vodě rychle.

Neodymová elektronická konfigurace

Elektronická konfigurace:

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

Laserový výkon neodymu je způsoben přechodem 4f orbitálních elektronů mezi různými energetickými hladinami. Tento laserový materiál je široce používán v komunikaci, ukládání informací, lékařském ošetření, obrábění atd. Mezi nimi je široce používán yttriový hliníkový granát Y3Al5O12:Nd (YAG:Nd) s vynikajícím výkonem a Nd dopovaný gadolinium skandium galliový granát s vyšším účinnost.

Aplikace neodymu

Největším uživatelem neodymu je materiál s permanentními magnety NdFeB. Magnet NdFeB je nazýván „králem permanentních magnetů“ kvůli jeho produktu s vysokou magnetickou energií. Pro svůj vynikající výkon je široce používán v elektronice, strojírenství a dalších průmyslových odvětvích. Francis Wall, profesor aplikované těžby na Cumberland School of Mining, University of Exeter, UK, řekl: „Pokud jde o magnety, ve skutečnosti neexistuje nic, co by mohlo konkurovat neodymu. Úspěšný vývoj Alpha Magnetic Spectrometer ukazuje, že magnetické vlastnosti magnetů NdFeB v Číně vstoupilo na světovou úroveň.

Neodymový magnet na pevném disku

Neodym lze použít k výrobě keramiky, zářivě fialového skla, umělého rubínu v laseru a speciálního skla, které dokáže filtrovat infračervené paprsky. Používá se spolu s praseodymem k výrobě brýlí pro foukače skla.

Přidání 1,5% ~ 2,5% nano oxidu neodymu do hořčíkové nebo hliníkové slitiny může zlepšit výkon při vysokých teplotách, vzduchotěsnost a odolnost slitiny proti korozi a je široce používán jako letecký materiál pro letectví.

Nano-yttriový hliníkový granát dopovaný nano-neodymovým oxidem vytváří krátkovlnný laserový paprsek, který je široce používán pro svařování a řezání tenkých materiálů o tloušťce pod 10 mm v průmyslu.

Nd:YAG laserová tyč

V lékařském ošetření se místo chirurgických nožů používá k odstraňování operačních ran nebo k dezinfekci ran nanoyttrium-hliníkový granátový laser dopovaný nano oxidem neodymu.

Neodymové sklo se vyrábí přidáním oxidu neodymu do taveniny skla. Levandule se obvykle objevuje v neodymovém skle pod slunečním světlem nebo žárovkou, ale světle modrá se objevuje pod osvětlením zářivkami. Neodym lze použít k barvení jemných odstínů skla, jako je čistě fialová, vínově červená a teplá šedá.

neodymové sklo

S rozvojem vědy a techniky a expanzí a rozšířením vědy a techniky vzácných zemin bude mít neodym širší prostor využití