Ang
Neodymium ay isang kemikal na elemento na may simbolo na Nd at atomic number na 60. Ito ay isang malambot, kulay-pilak na metal na nadudumihan sa hangin. Natuklasan ito noong 1885 ng Austrian chemist na si Carl Auer von Welsbach. Ang substansiya ay naroroon sa malalaking dami sa monazite sand deposit at sa mineral bastnäsite.
Kasaysayan
Ang rare earth metal neodymium ay natuklasan ng Austrian chemist na si Baron Karl Auer von Welsbach sa Vienna noong 1885. Ang scientist ay naghiwalay ng isang bagong substance (pati na rin ang elementong praseodymium) mula sa isang materyal na kilala bilang didymium sa pamamagitan ng fractional crystallization ng double ammonium nitrate tetrahydrate mula sa nitric acid, pagkatapos ng paghihiwalay sa pamamagitan ng spectroscopic analysis. Gayunpaman, hanggang 1925 hindi posible na makuha ang elemento sa pinakadalisay nitong anyo.
Hanggang sa huling bahagi ng 1940s, ang pangunahing komersyal na paraan para sa paggawa ng metal ay ang double crystallization ng nitrates. Ang pamamaraan ay hindi epektibo, at ang halaga ng sangkap na nakuha ay maliit. Ang Lindsay Chemical Division ang unang nagsimula ng malakihang produksyon ng neodymiumparaan ng paglilinis ng ion-exchange. Mula noong 1950s, ang mataas na purified (mahigit sa 99%) na elemento ay pangunahing ginawa ng isang proseso ng pagpapalitan ng ion mula sa rare earth rich monazite sa pamamagitan ng electrolysis ng mga halide s alt nito.
Sa kasalukuyan, karamihan sa metallic neodymium ay kinukuha mula sa bastnäsite. Dahil sa pag-unlad ng teknolohiya at pag-unlad ng mga pinahusay na paraan ng paglilinis, malawak itong ginagamit sa industriya.
Paglalarawan
Ang kemikal na elemento ay hindi natural na nangyayari sa isang metal na anyo, ito ay nahihiwalay sa sangkap na didymium, kung saan ito ay nahahalo sa iba pang lanthanides (sa partikular, sa praseodymium). Bagama't ang neodymium ay inuri bilang isang rare earth metal, ito ay isang medyo pangkaraniwang elemento, na nangyayari kahit gaano kadalas gaya ng cob alt, nickel, o copper, at malawak na ipinamamahagi sa crust ng lupa. Karamihan sa substance ay nagmula sa China.
Ang
Neodymium compound ay unang ginamit sa komersyo bilang mga glass colorant noong 1927 at nananatiling sikat na additive sa mga spectacle lens. Ang kulay ng mga neodymium compound dahil sa pagkakaroon ng Nd3+ ions ay kadalasang may mapula-pula-purple na tint, ngunit ito ay nag-iiba depende sa uri ng pag-iilaw.
Application
Ang
Ndodymium-doped lens ay ginagamit sa mga laser na naglalabas ng infrared radiation na may mga wavelength sa pagitan ng 1047 at 1062 nanometer. Ginagamit ang mga ito sa mga system na may napakataas na kapangyarihan, halimbawa, sa mga eksperimento sa inertialpagpigil.
Nd:metal ay ginagamit din sa iba pang mga kristal (gaya ng yttrium aluminum garnet) sa Nd:YAG lasers. Ang setup na ito ay karaniwang naglalabas ng mga infrared ray na may wavelength na humigit-kumulang 1064 nm. Isa ito sa mga pinakakaraniwang ginagamit na solid state laser.
Ang isa pang mahalagang paggamit ng neodymium metal ay bilang isang reinforcing component sa mga haluang metal na ginagamit upang gumawa ng malalakas at mataas na lakas na permanenteng magnet. Malawakang ginagamit ang mga ito sa mga produkto gaya ng mga mikropono, propesyonal na loudspeaker, in-ear headphone, DC motor na may mataas na performance, hard drive ng computer, kung saan kailangan ang mababang magnetic mass (volume) o malakas na magnetic field.
Gumagamit ang malalaking neodymium magnet sa mga de-koryenteng motor na may mataas na lakas at timbang (hal. hybrid na sasakyan) at generator (hal. aircraft at wind farm electrical generators). Gayundin, ang elemento ay ginagamit upang patigasin ang ilang mga haluang metal. Halimbawa, ang titanium ay nagiging isa at kalahating beses na mas malakas pagkatapos magdagdag lamang ng 1.5% ng substance na ito.
Mga pisikal na katangian
Metallic neodymium ay nasa classic na mischmetal (isang haluang metal ng mga rare earth elements), kung saan ang konsentrasyon nito ay karaniwang nasa 18%. Sa dalisay nitong anyo, ang elemento ay may maliwanag na pilak-gintong metal na kinang, ngunit mabilis na nag-oxidize sa ordinaryong hangin. Ang isang layer ng oxide ay nabubuo at natutunaw, na naglalantad sa metal sa karagdagang oksihenasyon. kaya,centimeter sample ng substance ay ganap na na-oxidize sa loob ng isang taon.
Ang
Neodymium ay karaniwang umiiral sa dalawang allotropic na anyo, na may center-to-center transformation mula sa double hexagonal cubic structure. Nagsisimula itong matunaw sa 1024°C at kumukulo sa 3074°C. Ang density ng matter sa solid phase ay 7.01 g/cm3, sa liquid state ay 6.89 g/cm3.
Atomic properties:
- Oxidation state: +4, +3, +2 (basic oxide).
- Electronegativity: 1, 14 (Polling scale).
- Thermal conductivity: 16.5 W/(m K).
- Enerhiya ng ionization: 1: 533, 1 kJ/mol, 2: 1040 kJ/mol, 3: 2130 kJ/mol.
- Radius ng isang atom: 181 picometers.
Mga katangian ng kemikal
Ang metal neodymium ay dahan-dahang nadudumi sa hangin at madaling nasusunog sa humigit-kumulang 150°C upang bumuo ng neodymium(III) oxide:
4Nd + 3O2 → 2Nd2O3
Ito ay isang electropositive na elemento. Mabagal itong tumutugon sa malamig na tubig, ngunit mabilis sa mainit na tubig, na bumubuo ng neodymium (III) hydroxide:
2Nd(s) + 6H2O(l) → 2Nd(OH)3 (aq) + 3H 2(g)
Masiglang tumutugon ang metal sa lahat ng halogens, madaling natutunaw sa dilute sulfuric acid upang bumuo ng mga solusyon na naglalaman ng violet Nd(III) ion.
Production
Neodymium metal ay hindi kailanman nangyayari bilang isang libreng elemento sa kalikasan. Ito ay mina mula sa ores tulad ngbastnäsite at monazite, kung saan ito ay nauugnay sa iba pang lanthanides at iba pang elemento. Ang mga pangunahing lugar ng pagmimina para sa mga mineral na ito ay matatagpuan sa China, USA, Brazil, India, Sri Lanka at Australia. Na-explore din ang maliliit na deposito sa Russia.
Ang mga reserba ng neodymium ay tinatantya sa humigit-kumulang 8 milyong tonelada. Ang konsentrasyon nito sa crust ng Earth ay humigit-kumulang 38 mg/kg, na pangalawa sa pinakamataas sa mga rare earth elements pagkatapos ng cerium. Ang produksyon ng metal sa mundo ay halos 7000 tonelada. Ang pangunahing bahagi ng produksyon ay pag-aari ng China. Kinilala kamakailan ng gobyerno ng PRC ang elemento bilang madiskarteng mahalaga at nagpataw ng mga paghihigpit sa pag-export nito, na nagdulot ng ilang pag-aalala sa mga bansa ng consumer at nagdulot ng matinding pagtaas sa presyo ng neodymium hanggang $500. Ngayon, ang average na presyo bawat kilo ng purong metal ay nag-iiba sa pagitan ng $300-350, ang mga neodymium oxide ay mas mura: $70-130.
May mga kaso kapag ang halaga ng metal ay bumaba sa $40 dahil sa ilegal na kalakalan, na lumalampas sa mga paghihigpit ng gobyerno ng China. Ang kawalan ng katiyakan sa pagpepresyo at availability ay nagbunsod sa mga kumpanya ng Japan na bumuo ng mga permanenteng magnet at kaugnay na mga de-koryenteng motor na may mas kaunti o walang mga rare earth na elemento.
