Magiese Seldsame Aarde-element: “Koning van Permanente Magneet” - Neodymium

bastnasiet

Neodimium, atoomgetal 60, atoomgewig 144.24, met 'n inhoud van 0.00239% in die kors, bestaan ​​hoofsaaklik in monasiet en bastnesiet. Daar is sewe isotope van neodimium in die natuur: neodimium 142, 143, 144, 145, 146, 148 en 150, waaronder neodimium 142 die hoogste inhoud het. Met die geboorte van praseodimium het neodimium ontstaan. Die aankoms van neodimium het die seldsame aardmetaalveld geaktiveer en 'n belangrike rol daarin gespeel en die seldsame aardmetaalmark beïnvloed.

Ontdekking van Neodymium

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

In 1885 het die Oostenrykse chemikus Carl Orvon Welsbach neodimium in Wene ontdek. Hy het neodimium en praseodimium van simmetriese neodimiummateriale geskei deur ammoniumnitraat-tetrahidraat van salpetersuur te skei en te kristalliseer, en terselfdertyd deur spektrale analise geskei, maar dit is eers in 1925 in 'n relatief suiwer vorm geskei.

Sedert die 1950's is hoë suiwerheid neodimium (meer as 99%) hoofsaaklik verkry deur die ioonuitruilingsproses van monasiet. Die metaal self word verkry deur die elektrolise van sy haliedsout. Tans word die meeste neodimium onttrek uit (Ce,La,Nd,Pr)CO3F in basta-nataniet en gesuiwer deur oplosmiddelekstraksie. Ioonuitruilingssuiwering behou die hoogste suiwerheid (gewoonlik > 99.99%) vir voorbereiding. Omdat dit moeilik is om die laaste spoor van praseodimium te verwyder in die era toe vervaardiging afhanklik was van stapsgewyse kristallisasietegnologie, het die vroeë neodimiumglas wat in die 1930's vervaardig is, 'n suiwerder pers kleur en 'n meer rooi of oranje kleurtoon as die moderne weergawe.

Neodymiummetaal

Metalliese neodimium het 'n helder silwer metaalglans, 'n smeltpunt van 1024°C, 'n digtheid van 7.004 g/cm², en paramagnetisme. Neodimium is een van die mees aktiewe seldsame aardmetale, wat vinnig in die lug oksideer en donkerder word, dan 'n oksiedlaag vorm en dan afskilfer, wat die metaal aan verdere oksidasie blootstel. Daarom word die neodimiummonster met 'n grootte van een sentimeter binne een jaar volledig geoksideer. Dit reageer stadig in koue water en vinnig in warm water.

Neodymium elektroniese konfigurasie

Elektroniese konfigurasie:

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

Die laserprestasie van neodymium word veroorsaak deur die oorgang van 4f-orbitale elektrone tussen verskillende energievlakke. Hierdie lasermateriaal word wyd gebruik in kommunikasie, inligtingberging, mediese behandeling, masjinering, ens. Onder hulle word yttriumaluminiumgranaat Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) wyd gebruik met uitstekende prestasie, en Nd-gedoteerde gadoliniumskandiumgalliumgranaat met hoër doeltreffendheid.

Toepassing van Neodymium

Die grootste gebruiker van neodymium is NdFeB permanente magneetmateriaal. NdFeB-magneet word "die koning van permanente magnete" genoem vanweë sy hoë magnetiese energieproduk. Dit word wyd gebruik in elektronika, masjinerie en ander nywerhede vir sy uitstekende werkverrigting. Francis Wall, 'n professor in toegepaste mynbou aan die Cumberland School of Mining, Universiteit van Exeter, VK, het gesê: "Wat magnete betref, is daar regtig niks wat met neodymium kan meeding nie. Die suksesvolle ontwikkeling van Alpha Magnetic Spectrometer dui daarop dat die magnetiese eienskappe van NdFeB-magnete in China die wêreldklasvlak bereik het."

Neodymiummagneet op hardeskyf

Neodymium kan gebruik word om keramiek, helderpers glas, kunsmatige robyn in laser en spesiale glas wat infrarooistrale kan filter, te maak. Dit word saam met praseodymium gebruik om brille vir glasblasers te maak.

Deur 1.5%~2.5% nano-neodymiumoksied by magnesium- of aluminiumlegering te voeg, kan die hoëtemperatuurprestasie, lugdigtheid en korrosieweerstand van die legering verbeter word, en dit word wyd gebruik as lugvaartmateriaal vir lugvaart.

Nano-yttrium aluminium granaat gedoteer met nano-neodymiumoksied produseer kortgolf laserstraal, wat wyd gebruik word vir die sweis en sny van dun materiale met 'n dikte van minder as 10 mm in die industrie.

Nd:YAG laserstaaf

In mediese behandeling word nano-yttrium-aluminium-granaatlaser gedoteer met nano-neodymiumoksied gebruik om chirurgiese wonde te verwyder of wonde te ontsmet in plaas van chirurgiese messe.

Neodymiumglas word gemaak deur neodymiumoksied by glassmelt te voeg. Laventel verskyn gewoonlik in neodymiumglas onder sonlig of gloeilamp, maar ligblou verskyn onder fluoresserende lampbeligting. Neodymium kan gebruik word om delikate skakerings van glas soos suiwer violet, wynrooi en warm grys te kleur.

neodymiumglas

Met die ontwikkeling van wetenskap en tegnologie en die uitbreiding en uitbreiding van seldsame aardwetenskap en -tegnologie, sal neodymium 'n breër gebruiksruimte hê.