Neodym

Neodym blev opdaget i 1885 af den østrigske kemiker Carl Auer von Welsbach . Han adskilte didymium , en blanding af to sjældne jordarters metaller, der var svære at adskille på grund af den ekstreme nærhed af deres kemiske egenskaber og tidligere betragtet som et individuelt kemisk element, i neodym og praseodym . Det var først i 1925 muligt at opnå neodym i sin rene form, praktisk talt fri for praseodym-urenheder .

Navnets oprindelse

Navnet "neodym" ( lat. Neodymium ) er en sammensmeltning af to græske ord νέος "ny" og δίδυμος "tvilling", som er forbundet med historien om grundstoffets opdagelse [3] .

At være i naturen

Indholdet af neodym i jordskorpen (ifølge forskellige kilder) er 25-37 g/t, i havvand - 9,2⋅10-6 mg /l [4] .

Indskud

Neodym er en del af lanthaniderne , hvis forekomster er placeret i Rusland , USA , Kasakhstan , Ukraine , Australien , Brasilien , Indien , Skandinavien og Kina . Sidstnævnte er den vigtigste producent og eksportør af neodym.

Den samlede råvarebase af sjældne jordarters grundstoffer i verden er cirka 100 millioner tons, hvoraf Kina tegner sig for op til 52 millioner tons. Kina leverer 92-94% af verdens sjældne jordarter.

Fysiske egenskaber

Den komplette elektroniske konfiguration af neodymatomet er: 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

Neodymium er et blødt, sjældent jordmetal , der er sølvhvid i farven med en gylden nuance. Naturligt neodym er ikke radioaktivt . Paramagnetisk .

Strukturen af krystalgitteret er dobbelt sekskantet tætpakket . Let oxideres i luft.

Kemiske egenskaber

Metallisk neodym oxiderer fra overfladen i luft [5] og antændes let ved en temperatur på omkring 150 °C med dannelse af neodym(III) oxid, det resulterende oxidlag skaller af og det massive metal fortsætter med at oxidere [5] :

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

Neodym er et ret elektropositivt grundstof, det reagerer langsomt med koldt vand, men hurtigt nok med varmt vand til at danne neodym(III)hydroxid :

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

Neodymmetal reagerer voldsomt med alle halogener:

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

(violet);

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

(lilla);

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

(violet);

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

(grøn)

Neodym opløses i fortyndet svovlsyre for at danne lilla opløsninger, der indeholder Nd(III)-ioner. I opløsning eksisterer ioner i form af komplekser [6] : ${\displaystyle {\ce {[Nd(OH2)9]^{3+))))$

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

Ud over forbindelser, hvor neodym udviser en +3 valens , kendes forbindelser med +2 og +4 valenser.

Isotoper

Naturligt neodym består af syv isotoper : 142Nd (27,2%), 143Nd (12,2%), 144Nd ( 23,8 %), 145Nd ( 8,3 %), 146Nd ( 17,2 %), 148Nd ( 5,6 % ) , deres indhold i naturligt neodym er angivet i parentes. Af disse er fem stabile og to er svagt radioaktive: 144 Nd gennemgår alfa-henfald med en halveringstid på 2,38⋅10 15 år, og 150 Nd gennemgår et dobbelt beta-henfald med en halveringstid på 7⋅10 18 år. I 2003 blev der opnået 31 kunstige ustabile isotoper af neodym med et massetal i området fra 124 til 161, 13 metastabile exciterede tilstande af dets kerner er også kendt [7] .

Henter

Under adskillelsen af sjældne jordarters grundstoffer koncentreres neodym sammen med lette lanthanider og frigives sammen med praseodym; en blanding af Pr(III)- og Nd(III)-forbindelser kaldes didymium . Neodymmetal opnås fra vandfri halogenider ved elektrolyse af deres smelte eller ved calcium -termisk reduktion. Elektrolysen af NdF3- eller NdCl3- smelten (med tilsætning af Li-, K-, Ca-, Ba-halogenider) udføres ved 1000°C og en katodestrømtæthed på 4,7 A/cm²; anode- og katodemateriale - grafit . _

Priser

Priserne for neodym med en renhed på 99-99,9 % i 2011 var omkring 110 amerikanske dollars pr . område for dets anvendelse og anvendelse.

I 2014 var prisen på 99 % ren neodym cirka 70 USD pr. 1 kg [9] . I løbet af 2010'erne steg prisen på neodym med 750 % [10] .

Ansøgning

Neodym er et af de mest anvendte metaller fra lanthanidgruppen sammen med samarium , cerium , lanthan mv.

Det bruges som en komponent i legeringer med aluminium og magnesium til fly- og raketfremstilling [3] .

Meget vigtige anvendelser af neodym er:

legering af specielle strukturelle legeringer og stål (modifikation af højkvalitetsstål), neodym i form af et additiv på 1,5% øger styrken af rent titanium med halvanden gang og tjener derfor til at legere det.
produktion af kraftige permanente magneter (neodym - yttrium - cobalt , neodym - jern - bor ),

Neodymforbindelser bruges i landbruget (frøbehandling for at fremskynde spiring, udbytte).

Doping med neodym øger kraftigt styrken af termoelektriske materialer baseret på vismut- og antimontellurider og selenider og øger disse materialers termoelektriske kraft . Der er en indikation af, at legering af termoelektriske legeringer af bismuth-tellur-cæsium-systemet med neodym også øger deres styrke, termo-EMF og tidsmæssige stabilitet.

Neodymoxid bruges som et dielektrikum med en ultra-lav koefficient for lineær termisk udvidelse og til fremstilling af neodymglas (se nedenfor).

Neodymiumfluorid bruges til at producere fiberoptiske lysledere af høj kvalitet til fiberoptik .

Neodymium tellurid er et meget godt termoelektrisk materiale og en komponent i termoelektriske legeringer, hvilket giver øget styrke og forbedrer elektrofysiske egenskaber (termo-EMF er ca. 170 μV/K).

I den petrokemiske industri, i fremstillingen af syntetisk gummi, tjener SKD-ND som en katalysator (divinyl syntetisk gummi på en neodymkatalysator).

Neodym glas

Mineralglas med tilsætning af oxider af neodym og nogle andre lanthanider har adskillige nyttige fysiske og interessante optiske egenskaber og har derfor en ret omfattende anvendelse i videnskabelige instrumenter, i tilbehørs- og beskyttelsesglas , dekorativ glasfremstilling og mere.

Biologisk rolle

Som mange andre sjældne jordarters metaller spiller elementært neodym ikke en væsentlig biologisk rolle i levende organismer.

Noter

↑ 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. Grundstoffernes atomvægte 2011 (IUPAC Technical Report ) // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Bd. 85 , nr. 5 . - S. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
↑ Chemical Encyclopedia / Editorial Board: Knunyants I.L. og andre - M . : Soviet Encyclopedia, 1992. - T. 3 (Med-Pol). — 639 s. - ISBN 5-82270-039-8 .
↑ 1 2 Neodymium // Big Encyclopedic Dictionary. 2000.
↑ JP Riley og Skirrow G. Chemical Oceanography V.I, 1965
↑ 1 2 Neodym. Elementer // CRC Handbook of Chemistry and Physics / Haynes, William M.. - 97. - CRC Press , 2016. - S. 4.23. — ISBN 9781498754293 .
↑ Kemiske reaktioner af neodym . webelementer. Hentet 16. august 2012. Arkiveret fra originalen 20. september 2012. (ubestemt)
↑ Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH NUBASE-evalueringen af nukleare og henfaldsegenskaber // Nuclear Physics A. - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .
↑ Neodympriser . _ Hentet 2. august 2011. Arkiveret fra originalen 22. august 2011.
↑ Udveksle citater af metaller Arkiveret den 22. august 2011. på metal-pages.com, 30/11/2014
↑ En elektrisk bilmotor uden permanente magneter blev skabt i Tyskland - billigere, mere økonomisk og mere effektiv Arkivkopi dateret 17. maj 2021 på Wayback Machine

Litteratur

Chemical Encyclopedia / Red.: Knunyants I.L. og andre - M . : Soviet Encyclopedia, 1992. - T. 3 (Med-Pol). — 639 s. - ISBN 5-82270-039-8 .

Links

Neodymium på Webelements Arkiveret 10. oktober 2004 på Wayback Machine
Neodymium på Popular Library of Chemical Elements Arkiveret 14. marts 2007 på Wayback Machine

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Fantastisk catalansk Fantastisk norsk Stor russer Brockhaus og Efron Lille Brockhaus og Efron Ny Britannica (online) Britannica (online) Treccani Universalis
I bibliografiske kataloger	GND : 4171432-5 J9U : 987007563184005171 LCCN : sh85090754 NKC : ph123228

Periodisk system af kemiske elementer af D. I. Mendeleev

Han

Som

jeg

Om eftermiddagen

D y

Vedr

På

jfr

ingen

alkalimetaller	jordalkalimetaller	Lanthanider	Aktinider	overgangsmetaller
letmetaller _	Halvmetaller	ikke-metaller	Halogener	ædelgasser

Elektrokemisk aktivitet serie af metaller
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 , H2 , W , Sb , Bi , Ge , Re , Cu , Tc , Te , Rh , Po , Hg , Ag , Pd , Os , Ir , Pt , Au _