Elemen Nadir Bumi Ajaib: "Raja Magnet Kekal"-Neodymium

bastnasite

Neodymium, nombor atom 60, berat atom 144.24, dengan kandungan 0.00239% dalam kerak, terutamanya wujud dalam monazit dan bastnaesite. Terdapat tujuh isotop neodymium dalam alam semula jadi: neodymium 142, 143, 144, 145, 146, 148 dan 150, antaranya neodymium 142 mempunyai kandungan tertinggi. Dengan kelahiran praseodymium, neodymium wujud. Kedatangan neodymium mengaktifkan medan nadir bumi dan memainkan peranan penting di dalamnya. Dan mempengaruhi pasaran nadir bumi.

Penemuan Neodymium

Karl Orvon Welsbach (1858-1929), penemu neodymium

Pada tahun 1885, ahli kimia Austria Carl Orvon Welsbach Carl Auer von Welsbach menemui neodymium di Vienna. Dia memisahkan neodymium dan praseodymium daripada bahan neodymium simetri dengan mengasingkan dan mengkristalkan ammonium nitrat tetrahydrate daripada asid nitrik, dan pada masa yang sama dipisahkan dengan analisis spektrum, tetapi ia tidak dipisahkan dalam bentuk yang agak tulen sehingga 1925.

Sejak 1950-an, neodymium ketulenan tinggi (melebihi 99%) diperoleh terutamanya melalui proses pertukaran ion monazit. Logam itu sendiri diperoleh dengan mengelektrolisis garam halidanya. Pada masa ini, kebanyakan neodymium diekstrak daripada (Ce,La,Nd,Pr)CO3F dalam basta Nathanite dan disucikan melalui pengekstrakan pelarut. Rizab penulenan pertukaran ion dengan ketulenan tertinggi (biasanya > 99.99%) untuk penyediaan. Oleh kerana sukar untuk menghilangkan jejak terakhir praseodymium pada era apabila pembuatan bergantung pada teknologi penghabluran langkah, kaca neodymium awal yang dikeluarkan pada tahun 1930-an mempunyai warna ungu yang lebih tulen dan ton warna yang lebih merah atau oren daripada versi moden.

Logam neodymium

Neodymium logam mempunyai kilauan logam perak terang, takat lebur 1024°C, ketumpatan 7.004 g/cm, dan paramagnetisme. Neodymium ialah salah satu logam nadir bumi yang paling aktif, yang cepat teroksida dan menjadi gelap di udara, kemudian membentuk lapisan oksida dan kemudian mengelupas, mendedahkan logam kepada pengoksidaan selanjutnya. Oleh itu, sampel neodymium dengan saiz satu sentimeter teroksida sepenuhnya dalam tempoh satu tahun. Ia bertindak balas perlahan dalam air sejuk dan cepat dalam air panas.

Konfigurasi elektronik neodymium

Konfigurasi elektronik:

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

Prestasi laser neodymium disebabkan oleh peralihan elektron orbital 4f antara tahap tenaga yang berbeza. Bahan laser ini digunakan secara meluas dalam komunikasi, penyimpanan maklumat, rawatan perubatan, pemesinan, dll. Antaranya, yttrium aluminium garnet Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) digunakan secara meluas dengan prestasi cemerlang, dan Nd-doped gadolinium scandium gallium garnet dengan lebih tinggi kecekapan.

Penggunaan Neodymium

Pengguna terbesar neodymium ialah bahan magnet kekal NdFeB. Magnet NdFeB dipanggil "raja magnet kekal" kerana produk tenaga magnet yang tinggi. Ia digunakan secara meluas dalam elektronik, jentera dan industri lain untuk prestasi cemerlangnya. Francis Wall, seorang profesor perlombongan gunaan di Cumberland School of Mining, University of Exeter, UK, berkata: "Dari segi magnet, sebenarnya tiada apa-apa yang boleh bersaing dengan neodymium. Kejayaan pembangunan Spektrometer Magnetik Alpha menunjukkan bahawa sifat magnetik daripada magnet NdFeB di China telah memasuki tahap bertaraf dunia.

Magnet neodymium pada cakera keras

Neodymium boleh digunakan untuk membuat seramik, kaca ungu terang, delima tiruan dalam laser dan kaca khas yang boleh menapis sinar inframerah. Digunakan bersama praseodymium untuk membuat gogal untuk peniup kaca.

Menambah 1.5% ~ 2.5% nano neodymium oksida ke dalam magnesium atau aloi aluminium boleh meningkatkan prestasi suhu tinggi, sesak udara dan rintangan kakisan aloi, dan ia digunakan secara meluas sebagai bahan aeroangkasa untuk penerbangan.

Garnet aluminium nano-yttrium didop dengan nano-neodymium oksida menghasilkan pancaran laser gelombang pendek, yang digunakan secara meluas untuk mengimpal dan memotong bahan nipis dengan ketebalan di bawah 10mm dalam industri.

Nd:YAG laser rod

Dalam rawatan perubatan, nano yttrium aluminium garnet laser doped dengan nano neodymium oxide digunakan untuk membuang luka pembedahan atau membasmi kuman luka dan bukannya pisau pembedahan.

Kaca neodymium dibuat dengan menambahkan neodymium oksida ke dalam kaca cair. Lavender biasanya muncul dalam kaca neodymium di bawah cahaya matahari atau lampu pijar, tetapi biru muda muncul di bawah pencahayaan lampu pendarfluor. Neodymium boleh digunakan untuk mewarnakan warna kaca yang halus seperti ungu tulen, merah wain dan kelabu hangat.

kaca neodymium

Dengan perkembangan sains dan teknologi serta pengembangan dan lanjutan sains dan teknologi nadir bumi, neodymium akan mempunyai ruang penggunaan yang lebih luas