Neodim

Neodimul a fost descoperit în 1885 de chimistul austriac Carl Auer von Welsbach . El a separat didimiul , un amestec de două metale pământuri rare, greu de separat din cauza proximității extreme a proprietăților lor chimice și considerat anterior un element chimic individual, în neodim și praseodim . S-a putut obține neodim în formă pură, practic fără impurități de praseodim, abia în 1925 .

Originea numelui

Denumirea „neodim” ( lat. Neodim ) este o fuziune a două cuvinte grecești νέος „nou” și δίδυμος „geamăn”, care este asociat cu istoria descoperirii elementului [3] .

Fiind în natură

Conținutul de neodim din scoarța terestră (după diverse surse) este de 25-37 g/t, în apa oceanului - 9,2⋅10-6 mg /l [4] .

Depozite

Neodimul face parte din lantanide , ale căror zăcăminte sunt situate în Rusia , SUA , Kazahstan , Ucraina , Australia , Brazilia , India , Scandinavia și China . Acesta din urmă este principalul producător și exportator de neodim.

Baza totală de materii prime de elemente de pământ rare din lume este de aproximativ 100 de milioane de tone, din care China reprezintă până la 52 de milioane de tone. China furnizează 92-94% din pământurile rare din lume.

Proprietăți fizice

Configurația electronică completă a atomului de neodim este: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 4

Neodimul este un metal moale, pământuri rare , de culoare alb-argintiu , cu o nuanță aurie. Neodimul natural nu este radioactiv . Paramagnetic .

Structura rețelei cristaline este dublu hexagonală compactă . Se oxidează ușor în aer.

Proprietăți chimice

Neodimul metalic se oxidează de la suprafață în aer [5] și se aprinde ușor la o temperatură de aproximativ 150 °C cu formarea de oxid de neodim (III) , stratul de oxid rezultat se desprinde și metalul masiv continuă să se oxideze [5] :

{\ce {4 Nd + 3 O2 -> 2 Nd2O3))

Neodimul este un element destul de electropozitiv, reacționează lent cu apa rece, dar suficient de repede cu apa fierbinte pentru a forma hidroxid de neodim (III) :

{\ce {2 Nd + 6 H2O -> 2 Nd(OH)3 + 3 H2 ^))

Neodim metalul reacționează violent cu toți halogenii:

{\ce {2 Nd + 3 F2 -> 2 NdF3))

(violet);

{\ce {2 Nd + 3 Cl2 -> 2 NdCl3}}

(Violet);

{\ce {2 Nd + 3 Br2 -> 2 NdBr3}}

(violet);

{\ce {2 Nd + 3 I2 -> 2 NdI3))

(verde)

Neodimul se dizolvă în acid sulfuric diluat pentru a forma soluții violete care conțin ioni Nd(III). În soluție, ionii există sub formă de complexe [6] : ${\ce {[Nd(OH2)9]^{3+)))$

{\ce {2 Nd + 3 H2SO4 -> 2 Nd^{3+}\ +\ 3 SO^{2-}4 + 3 H2))

În plus față de compușii în care neodimul prezintă o valență +3 , sunt cunoscuți compuși cu valențe +2 și +4.

Izotopi

Neodimul natural este alcătuit din șapte izotopi : 142Nd (27,2%), 143Nd (12,2%), 144Nd ( 23,8 %), 145Nd ( 8,3 %), 146Nd ( 17,2 %), 148Nd ( 5,7%), - 5,6 % lor conținutul în neodim natural este dat între paranteze. Dintre acestea, cinci sunt stabile și două sunt slab radioactive: 144 Nd suferă dezintegrare alfa cu un timp de înjumătățire de 2,38⋅10 15 ani, iar 150 Nd suferă o desintegrare dublă beta cu un timp de înjumătățire de 7⋅10 18 ani. În 2003, au fost obținuți 31 de izotopi instabili artificiali ai neodimului cu un număr de masă în intervalul de la 124 la 161, fiind cunoscute și 13 stări excitate metastabile ale nucleelor sale [7] .

Obținerea

În timpul separării elementelor din pământuri rare, neodimul se concentrează împreună cu lantanide ușoare și este eliberat împreună cu praseodimiul; un amestec de compuși Pr(III) și Nd(III) se numește didimiu . Neodimiul metalic se obține din halogenuri anhidre prin electroliza topiturii lor sau prin reducerea termică a calciului . Electroliza topiturii de NdF 3 sau NdCl 3 (cu adăugarea de halogenuri de Li, K, Ca, Ba) se efectuează la 1000 ° C și o densitate de curent catodic de 4,7 A / cm²; material anod și catod - grafit .

Prețuri

Prețurile pentru neodim cu o puritate de 99-99,9% în 2011 au fost de aproximativ 110 dolari SUA per 1 kilogram [8] , în funcție de tehnologia de producție utilizată și țara de origine, precum și de forma finală a produsului finit și de domeniul de aplicare și utilizare.

În 2014, prețul neodimului pur 99% a fost de aproximativ 70 USD per 1 kg [9] . Pe parcursul anilor 2010, prețul neodimului a crescut cu 750% [10] .

Aplicație

Neodimul este unul dintre cele mai utilizate metale din grupul lantanidelor, alături de samariu , ceriu , lantan etc.

Este folosit ca componentă a aliajelor cu aluminiu și magneziu pentru fabricarea avioanelor și a rachetelor [3] .

Aplicațiile foarte importante ale neodimului sunt:

alierea aliajelor și oțelurilor structurale speciale (modificarea oțelurilor de înaltă calitate), neodimul sub formă de aditiv de 1,5% mărește rezistența titanului pur de o dată și jumătate și, prin urmare, servește la alierea acestuia.
producerea de magneți permanenți puternici (neodim - itriu - cobalt , neodim - fier - bor ),

Compușii de neodim sunt utilizați în agricultură (tratarea semințelor pentru a accelera germinația, randamentul).

Dopajul cu neodim crește semnificativ rezistența materialelor termoelectrice pe bază de telururi și selenide de bismut și antimoniu și crește puterea termoelectrică a acestor materiale. Există un indiciu că aliarea aliajelor termoelectrice ale sistemului bismut-teluriu-cesiu cu neodim crește, de asemenea, rezistența, termo-EMF și stabilitatea temporală.

Oxidul de neodim este folosit ca dielectric cu un coeficient ultra-scăzut de dilatare termică liniară și pentru producerea sticlei de neodim (vezi mai jos).

Fluorura de neodim este utilizată pentru a produce ghidaje de lumină cu fibră optică de înaltă calitate pentru fibră optică .

Telurura de neodim este un material termoelectric foarte bun și o componentă a aliajelor termoelectrice, care conferă rezistență sporită și îmbunătățește caracteristicile electrofizice (termo-EMF este de aproximativ 170 μV/K).

În industria petrochimică, în fabricarea cauciucului sintetic, SKD-ND servește ca catalizator (cauciuc sintetic divinil pe catalizator de neodim).

Sticlă de neodim

Sticla minerală cu adaos de oxizi de neodim și alte lantanide are numeroase proprietăți fizice utile și optice interesante și, prin urmare, are o aplicație destul de extinsă în instrumentele științifice, în ochelari accesorii și de protecție , fabricarea sticlei decorative și multe altele.

Rolul biologic

La fel ca multe alte metale pământuri rare, neodimul elementar nu joacă un rol biologic semnificativ în organismele vii.

Note

↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Greutăți atomice ale elementelor 2011 (Raport tehnic IUPAC ) // Chimie pură și aplicată . - 2013. - Vol. 85 , nr. 5 . - P. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
↑ Enciclopedia chimică / Colegiul editorial: Knunyants I.L. şi altele.- M . : Enciclopedia sovietică, 1992. - T. 3 (Med-Pol). — 639 p. - ISBN 5-82270-039-8 .
↑ 1 2 Neodim // Marele Dicționar Enciclopedic. 2000.
↑ JP Riley și Skirrow G. Chemical Oceanography V.I, 1965
↑ 1 2 Neodim. Elemente // CRC Handbook of Chemistry and Physics / Haynes, William M.. - 97th. - CRC Press , 2016. - P. 4.23. — ISBN 9781498754293 .
↑ Reacții chimice ale neodimului . elemente web. Preluat la 16 august 2012. Arhivat din original la 20 septembrie 2012. (nedefinit)
↑ Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A . - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - Cod biblic .
↑ Prețurile neodimului . Preluat la 2 august 2011. Arhivat din original la 22 august 2011.
↑ Cotațiile de schimb ale metalelor Arhivat la 22 august 2011. pe metal-pages.com, 30.11.2014
↑ Un motor electric de automobile fără magneți permanenți a fost creat în Germania - mai ieftin, mai economic și mai eficient Copie de arhivă din 17 mai 2021 pe Wayback Machine

Literatură

Enciclopedie chimică / Ed.: Knunyants I.L. şi altele.- M . : Enciclopedia sovietică, 1992. - T. 3 (Med-Pol). — 639 p. - ISBN 5-82270-039-8 .

Link -uri

Neodymium on Webelements Arhivat 10 octombrie 2004 la Wayback Machine
Neodim la Biblioteca Populară a Elementelor Chimice Arhivat 14 martie 2007 la Wayback Machine

Dicționare și enciclopedii	mare danez Mare catalană Mare norvegian Rusă mare Brockhaus și Efron Micul Brockhaus și Efron Nou Britannica (online) Britannica (online) Treccani Universalis
În cataloagele bibliografice	GND : 4171432-5 J9U : 987007563184005171 LCCN : sh85090754 NKC : ph123228

Sistem periodic de elemente chimice a lui D. I. Mendeleev

unu

opt

unu

În

P.m

A.m

Metale alcaline	metale alcalino-pământoase	Lantanide	Actinide	metale de tranziție
metale ușoare	Semimetale	nemetale	Halogeni	gaze nobile

Seria de activitate electrochimică a metalelor
Eu , Sm , Li , Cs , Rb , K , Ra , Ba , Sr , Ca , Na , Ac , La , Ce , Pr , Nd , Pm , Gd , Tb , Mg , Y , Dy , Am , Ho , Er , Tm , Lu , Sc , Pu , Th , Np , U , Hf , Be , Al , Ti , Zr , Yb , Mn , V , Nb , Pa , Cr , Zn , Ga , Fe , Cd , In , Tl , Co , Ni , Te , Mo , Sn , Pb , H 2 , W , Sb , Bi , Ge , Re , Cu , Tc , Te , Rh , Po , Hg , Ag , Pd , Os , Ir , Pt , Au