โลหะนีโอดิเมียม โลหะนีโอไดเมียม: สมบัติ การเตรียมและการใช้งาน เลขอะตอมของนีโอไดเมียม

นีโอไดเมียมเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่มีสัญลักษณ์ Nd และเลขอะตอม 60 เป็นโลหะอ่อนสีเงินที่จะหมองเมื่อสัมผัสกับอากาศ มันถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2428 โดยนักเคมีชาวออสเตรีย Karl Auer von Welsbach สารนี้มีอยู่ในปริมาณที่มีนัยสำคัญในการสะสมของทรายโมนาไซต์และแร่ธาตุ เช่น บาสต์เนไซต์

เรื่องราว

นีโอไดเมียมโลหะหายากของโลกถูกค้นพบโดยนักเคมีชาวออสเตรีย Baron Karl Auer von Welsbach ในกรุงเวียนนาในปี พ.ศ. 2428 นักวิทยาศาสตร์ได้แยกสารใหม่ (รวมทั้งธาตุเพราซีโอดีเมียม) ออกจากวัสดุที่เรียกว่าไดไดเมียม ผ่านการตกผลึกแบบแยกส่วนของแอมโมเนียมไนเตรตดับเบิลเตตระไฮเดรตจากกรดไนตริก หลังจากแยกโดยการวิเคราะห์ทางสเปกโทรสโกปี อย่างไรก็ตาม จนถึงปี 1925 ไม่สามารถได้รับธาตุในรูปแบบบริสุทธิ์ได้

จนถึงช่วงปลายทศวรรษที่ 1940 วิธีการเชิงพาณิชย์หลักคือการตกผลึกไนเตรตสองครั้ง วิธีการนี้ไม่ได้ผลและปริมาณของสารที่ได้รับมีน้อย แผนกเคมีของ Lindsay เป็นเจ้าแรกที่เริ่มการผลิตนีโอไดเมียมขนาดใหญ่โดยใช้กระบวนการทำให้บริสุทธิ์ด้วยการแลกเปลี่ยนไอออน ตั้งแต่ปี 1950 เป็นต้นมา ธาตุที่มีความบริสุทธิ์สูง (มากกว่า 99%) ได้ถูกผลิตขึ้นโดยหลักผ่านกระบวนการแลกเปลี่ยนไอออนจากโมนาไซต์ที่อุดมด้วยธาตุหายากโดยการอิเล็กโทรลิซิสของเกลือเฮไลด์ของมัน

ในปัจจุบัน โลหะนีโอไดเมียมส่วนใหญ่สกัดจากบาสต์เนไซต์ เทคโนโลยีที่ล้ำหน้าและการพัฒนาวิธีการทำความสะอาดที่ได้รับการปรับปรุงทำให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม

คำอธิบาย

องค์ประกอบทางเคมีไม่ได้เกิดขึ้นตามธรรมชาติในรูปของโลหะ แต่แยกได้จากสารไดไดเมียม ซึ่งผสมกับแลนทาไนด์อื่น ๆ (โดยเฉพาะเพราซีโอดิเมียม) แม้ว่าจะจัดเป็นธาตุหายาก แต่นีโอไดเมียมก็เป็นองค์ประกอบที่พบได้ทั่วไป โดยเกิดขึ้นอย่างน้อยบ่อยพอๆ กับโคบอลต์ นิกเกิล หรือทองแดง และแพร่หลายในเปลือกโลก สารส่วนใหญ่ขุดในประเทศจีน

สารประกอบนีโอไดเมียมถูกใช้ครั้งแรกในเชิงพาณิชย์เป็นสีย้อมแก้วในปี 1927 และยังคงเป็นสารเติมแต่งยอดนิยมในเลนส์แว่นตา สีของสารประกอบนีโอไดเมียมเนื่องจากมีไอออน Nd 3+ มักมีเฉดสีม่วงแดง แต่จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับประเภทของแสง

แอปพลิเคชัน

เลนส์เจือนีโอไดเมียมใช้ในเลเซอร์ที่ปล่อยรังสีอินฟราเรดที่มีความยาวคลื่นระหว่าง 1,047 ถึง 1,062 นาโนเมตร ใช้ในระบบที่มีกำลังสูงมาก เช่น การทดลองกักเก็บแรงเฉื่อย

โลหะนีโอไดเมียมยังใช้กับคริสตัลอื่นๆ (เช่น โกเมนอะลูมิเนียมอิตเทรียม) ในเลเซอร์ซีรีส์ Nd:YAG โดยทั่วไปการติดตั้งนี้จะปล่อยรังสีอินฟราเรดที่มีความยาวคลื่นประมาณ 1,064 นาโนเมตร มันเป็นหนึ่งในสิ่งที่ใช้กันมากที่สุด

การใช้โลหะนีโอไดเมียมที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือการเป็นส่วนประกอบเสริมแรงในโลหะผสมที่ใช้สร้างแม่เหล็กถาวรที่ทรงพลังและมีความแข็งแรงสูง มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น ไมโครโฟน ลำโพงมืออาชีพ หูฟังชนิดใส่ในหู มอเตอร์ DC ประสิทธิภาพสูง ฮาร์ดไดรฟ์ของคอมพิวเตอร์ ทุกที่ที่ต้องการมวลแม่เหล็กต่ำ (ปริมาตร) หรือสนามแม่เหล็กสูง

แม่เหล็กนีโอไดเมียมขนาดใหญ่ใช้ในมอเตอร์ไฟฟ้ากำลังสูงและน้ำหนักสูง (เช่น รถยนต์ไฮบริด) และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าในเครื่องบินและฟาร์มกังหันลม) องค์ประกอบนี้ยังใช้เสริมความแข็งแกร่งให้กับโลหะผสมบางชนิดอีกด้วย ตัวอย่างเช่น ไทเทเนียมจะแข็งแกร่งขึ้นหนึ่งเท่าครึ่งหลังจากเติมสารนี้เพียง 1.5%

คุณสมบัติทางกายภาพ

โลหะนีโอไดเมียมมีอยู่ในโลหะผสมแบบคลาสสิก (โลหะผสมของธาตุหายาก) ซึ่งโดยปกติความเข้มข้นจะอยู่ที่ประมาณ 18% ในรูปแบบบริสุทธิ์ ธาตุนี้จะมีความแวววาวของโลหะสีเงิน-ทองสดใส แต่จะเกิดปฏิกิริยาออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วในอากาศธรรมดา ชั้นของออกไซด์จะก่อตัวและลอกออก ทำให้โลหะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันเพิ่มเติม ดังนั้นตัวอย่างสารหนึ่งเซนติเมตรจึงถูกออกซิไดซ์อย่างสมบูรณ์ภายในหนึ่งปี

โดยทั่วไปแล้ว นีโอไดเมียมจะมีอยู่ในรูปแบบ allotropic สองรูปแบบ โดยมีการแปลงจากศูนย์กลางถึงศูนย์กลางจากโครงสร้างลูกบาศก์หกเหลี่ยมคู่ เริ่มละลายที่อุณหภูมิ 1,024°C และเดือดที่ 3,074°C ความหนาแน่นของสารในเฟสของแข็งคือ 7.01 g/cm3 ในสถานะของเหลว - 6.89 g/cm3

คุณสมบัติอะตอม:

• สถานะออกซิเดชัน: +4, +3, +2 (ออกไซด์พื้นฐาน)
• อิเล็กโทรเนกาติวีตี้: 1.14 (พอลลิงสเกล)
• ค่าการนำความร้อน: 16.5 W/(m·K)
• พลังงานไอออไนเซชัน: 1: 533.1 kJ/mol, 2: 1,040 kJ/mol, 3: 2130 kJ/mol
• รัศมีอะตอม: 181 พิโกเมตร

คุณสมบัติทางเคมี

โลหะนีโอไดเมียมจะมัวช้าๆ ในอากาศและเผาไหม้ได้ง่ายที่อุณหภูมิประมาณ 150°C ทำให้เกิดเป็นนีโอไดเมียม (III) ออกไซด์:

อันดับ 4 + 3O 2 → อันดับ 2 2 O 3

นี่คือองค์ประกอบอิเล็กโทรบวก มันทำปฏิกิริยาช้าๆ กับน้ำเย็น แต่ค่อนข้างเร็วกับน้ำร้อน ทำให้เกิดไฮดรอกไซด์นีโอไดเมียม (III):

2Nd(s) + 6H 2 O(l) → 2Nd(OH) 3 (aq) + 3H 2 (g)

โลหะทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงกับฮาโลเจนทั้งหมดและละลายในกรดซัลฟิวริกเจือจางทันทีเพื่อสร้างสารละลายที่มีไวโอเล็ตไอออน Nd(III)

การผลิต

โลหะนีโอไดเมียมไม่เคยพบในธรรมชาติเป็นองค์ประกอบอิสระ มันถูกสกัดจากแร่ เช่น บาสนีไซต์และโมนาไซต์ ซึ่งมีความเกี่ยวข้องกับแลนทาไนด์และองค์ประกอบอื่นๆ พื้นที่ขุดแร่หลักสำหรับแร่เหล่านี้อยู่ในจีน สหรัฐอเมริกา บราซิล อินเดีย ศรีลังกา และออสเตรเลีย มีการสำรวจเงินฝากจำนวนเล็กน้อยในรัสเซีย

ปริมาณสำรองนีโอไดเมียมอยู่ที่ประมาณ 8 ล้านตัน ความเข้มข้นในเปลือกโลกอยู่ที่ประมาณ 38 มก./กก. ซึ่งสูงเป็นอันดับสองในบรรดาธาตุหายากรองจากซีเรียม การผลิตโลหะของโลกมีประมาณ 7,000 ตัน การผลิตจำนวนมากเป็นของจีน เมื่อเร็วๆ นี้ รัฐบาลจีนยอมรับว่าองค์ประกอบดังกล่าวมีความสำคัญเชิงกลยุทธ์ และได้ออกข้อจำกัดในการส่งออก ทำให้เกิดความกังวลในประเทศผู้บริโภค และทำให้ราคานีโอไดเมียมเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเป็น 500 ดอลลาร์ ปัจจุบัน ราคาเฉลี่ยต่อกิโลกรัมของโลหะบริสุทธิ์แตกต่างกันไประหว่าง 300-350 ดอลลาร์ ส่วนนีโอไดเมียมออกไซด์มีราคาถูกกว่า: 70-130 ดอลลาร์

มีหลายกรณีที่ราคาโลหะลดลงเหลือ 40 ดอลลาร์ เนื่องจากการค้าที่ผิดกฎหมายเพื่อหลีกเลี่ยงข้อจำกัดของรัฐบาลจีน ความไม่แน่นอนด้านราคาและความพร้อมจำหน่ายทำให้บริษัทญี่ปุ่นพัฒนาแม่เหล็กถาวรและมอเตอร์ไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องซึ่งมีธาตุหายากน้อยลงหรือไม่มีเลย

การแยกนีโอไดเมียมออกจากแร่เกิดขึ้นเมื่อปลายศตวรรษที่ 19 สิ่งนี้ทำโดยนักเคมีชาวเยอรมันชื่อ Karl Auer von Welsbach เป็นเวลานานแล้วที่ชุมชนวิทยาศาสตร์ไม่ได้ให้ความสำคัญกับการค้นพบนี้ นีโอไดเมียมถือเป็นโลหะที่ไร้ประโยชน์และไม่มีท่าว่าจะดี สถานที่เดียวที่ใช้คือการผลิตซิลิคอนสำหรับไฟแช็ค

แต่ทุกอย่างเปลี่ยนไปเมื่อมนุษยชาติค้นพบวิธีในการรับพลังงานผ่านการแยกตัวของนิวเคลียสของอะตอม อุตสาหกรรมนิวเคลียร์ต้องการวัสดุใหม่ หนึ่งในนั้นคือนีโอไดเมียม คุณสมบัติอะไรที่ทำให้แพร่หลายในการผลิตทางวิทยาศาสตร์ขั้นสูง?

คุณสมบัติทางกายภาพ

นีโอไดเมียมเป็นตัวแทนทั่วไปของโลหะหายาก มีสีเงินสีขาว จัดอยู่ในกลุ่มแลนทาไนด์ ภายใต้สภาวะธรรมชาติจะเกิดขึ้นในรูปของไอโซโทป 7 ไอโซโทป ซึ่งสองไอโซโทปเป็นกัมมันตภาพรังสี ครึ่งชีวิตของพวกเขาคือ 14 วัน

ความหนาแน่นของโลหะนีโอดิเมียมน้อยกว่าเหล็กโครงสร้างและเท่ากับ 7007 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร จุดหลอมเหลว 1,024 ºС อุณหภูมิที่โลหะเริ่มเดือดคือ 3050 ºС นีโอไดเมียมมีค่าการนำความร้อนสูง ค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนคือ 13.5 W/m · K

ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของการขยายตัวเชิงเส้นคือ 6.7*10-6 1/C เช่น เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1 องศา โลหะจะขยายตัว 6.7 ไมครอน ความต้านทานจำเพาะต่อกระแสไฟฟ้าคือ 0.64 μOhm*m พาราแมกเนติก ความไวต่อสนามแม่เหล็กคือ 39.5*10-9 หน่วย

คุณสมบัติทางเคมี

นีโอไดเมียมเป็นองค์ประกอบที่มีฤทธิ์เพิ่มขึ้น ก่อให้เกิดโลหะผสมกับโลหะที่เป็นที่รู้จักมากที่สุดในปัจจุบัน

โลหะนีโอไดเมียมมีคุณสมบัติการรีดิวซ์ที่แข็งแกร่ง โลหะมีปฏิกิริยาอย่างแข็งขันกับกรดไฮโดรคลอริก ซัลฟิวริก ไนตริกและกรดอื่นๆ เฉื่อยต่อกรดไฮโดรฟลูออริกและออร์โธฟอสฟอริก เหตุผลก็คือการมีฟิล์มป้องกันอยู่บนพื้นผิวของนีโอไดเมียม ซึ่งประกอบด้วยสารประกอบเกลือที่ละลายน้ำได้

ในอากาศที่มีความชื้นอิ่มตัว นีโอไดเมียมจะถูกปกคลุมด้วยฟิล์มไฮดรอกไซด์บาง ๆ ที่อุณหภูมิสูงกว่า 300 ºС กระบวนการเผาไหม้จะเริ่มขึ้น เมื่อถูกความร้อนสูงกว่า 500 ºС นีโอไดเมียมจะเข้าสู่ปฏิกิริยาทางเคมีกับองค์ประกอบต่างๆ เช่น ไฮโดรเจน ฟอสฟอรัส คาร์บอน ซัลเฟอร์ และไนโตรเจน

คุณสมบัติทางกล

คุณสมบัติที่โดดเด่นของนีโอไดเมียมคือมีความเหนียวสูง โมดูลัสของ Young (ของความยืดหยุ่น) คือ 37 GPa โมดูลัสแรงเฉือน 13.5 GPa การยืดตัวของแรงอัดสัมพัทธ์คือ 40% ซึ่งเทียบได้กับทองแดง

นีโอไดเมียมไม่มีคุณสมบัติความแข็งแรงสูง ความต้านทานแรงดึงอยู่ที่ 136 MPa ซึ่งต่ำกว่าเหล็ก 45 เกือบ 4 เท่า ความแข็งของโลหะนีโอไดเมียมขึ้นอยู่กับปริมาณของสิ่งเจือปนในองค์ประกอบ องค์ประกอบเช่นฟอสฟอรัสจะเพิ่มมูลค่า แต่ในขณะเดียวกันก็ส่งผลเสียต่อความแข็งแรง สำหรับนีโอไดเมียมบริสุทธิ์ จะมีความแข็งอยู่ที่ 314 หน่วยในระดับบริเนล

คุณสมบัติทางเทคโนโลยี

ความเป็นพลาสติกที่เพิ่มขึ้นของโลหะทำให้สามารถใช้การขึ้นรูปร้อนและเย็นทุกประเภท: การปั๊ม, การตีขึ้นรูป, การนูน ฯลฯ ช่องว่างนีโอไดเมียมที่มีการประทับตรามีความแม่นยำสูงเนื่องจากมีค่าการหดตัวของโลหะต่ำ

สามารถตัดโลหะได้ เนื่องจากความหนืดที่เพิ่มขึ้น จึงไม่สามารถบรรลุความเร็วตัดสูงในระหว่างการประมวลผลได้ พวกมันผันผวนระหว่าง 40-60 m/s

โลหะนีโอไดเมียมไม่เปลี่ยนลักษณะทางกลด้วยการบำบัดความร้อน ไม่เชื่อม. เชื่อมได้บางส่วน

สารประกอบนีโอไดเมียม

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ นีโอไดเมียมจะเข้าสู่พันธะเคมีกับองค์ประกอบอื่น ๆ อย่างแข็งขัน ที่ใช้กันมากที่สุดในทางปฏิบัติคือ:

• นีโอไดเมียมออกไซด์เป็นสารประกอบสีน้ำเงินอมเทาที่มีความหนาแน่น 7325 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร วัสดุทนไฟ จุดหลอมเหลว 2300 C ไม่ละลายในด่างและน้ำ
• นีโอไดเมียมฟลูออไรด์เป็นผลึกสีชมพูอ่อนที่มีจุดหลอมเหลว 1375 C
• นีโอไดเมียมคลอไรด์เป็นสารประกอบสีม่วงอมชมพูที่มีความหนาแน่น 4135 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร มีจุดหลอมเหลวค่อนข้างต่ำที่ 760 C ละลายได้ดีในน้ำ

แอปพลิเคชัน

การใช้นีโอไดเมียมอย่างแพร่หลายในการผลิตมีเหตุผลหลักสองประการ:

• กระจายอยู่ทั่วไปในธรรมชาติ ธรณีภาคมีค่าเฉลี่ย 2.5 กรัมต่อตันที่ดินและน้ำทะเล 0.02 * 1 ไมโครกรัมต่อ 1,000 ลิตร เปอร์เซ็นต์บนโลกนี้สูงกว่าโลหะเช่นทอง นิกเกิล อลูมิเนียม ฯลฯ
• ราคาค่อนข้างต่ำ

ในการผลิต วิธีการใช้โลหะหายากนี้มีความโดดเด่นดังต่อไปนี้:

• อุตสาหกรรมแก้ว. เช่นเดียวกับโลหะหายากอื่นๆ นีโอไดเมียมยังเป็นส่วนประกอบของแก้วที่เปลี่ยนสีตามความเข้มของแสง นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบของกระจก "ส่องสว่าง" ที่ใช้ในการผลิตอุปกรณ์เกี่ยวกับการมองเห็น แว่นตานิรภัยทำจากโลหะผสมนีโอไดเมียมเพื่อความปลอดภัยของกระบวนการเชื่อม เหตุผลก็คือความสามารถของโลหะในการดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลต โลหะนีโอไดเมียมใช้ในการผลิตตัวกรองอินฟราเรดที่ใช้ในอุปกรณ์เกี่ยวกับการมองเห็นของนักดาราศาสตร์ ความสามารถของแก้วนีโอไดเมียมในการป้องกันการแทรกซึมของนิวตรอนพบว่ามีการใช้แก้วนี้ในการผลิตการป้องกันเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แสนสาหัส
• ในอุตสาหกรรมโลหะวิทยา นีโอไดเมียมถูกใช้เป็นตัวกำจัดออกซิไดซ์ของเหล็ก การนำนีโอไดเมียมเข้าไปในโลหะผสมนิกเกิลจะเพิ่มความเหนียวได้ 30-40% ซึ่งทำให้สามารถแปรรูปโลหะภายใต้ความกดดันได้ โลหะผสมแมกนีเซียมที่ผสมกับนีโอไดเมียมจะคงคุณสมบัติทางกลไว้ที่อุณหภูมิสูงขึ้น ไทเทเนียมที่มีไนโอเบียมมีความแข็งแรงและทนต่อการกัดกร่อนได้ดีกว่าเมื่อเทียบกับโลหะบริสุทธิ์
• ในอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ โลหะนีโอไดเมียมถูกใช้เพื่อผลิตพลูโทเนียมจากสารละลายยูเรเนียม-พลูโทเนียม พลูโทเนียมจะถูกปล่อยออกมาเร็วกว่ามากเมื่อมีอนุภาคนีโอไดเมียมซึ่งทำให้สามารถสกัดยูเรเนียมเหลวได้สม่ำเสมอ นอกจากนี้นีโอไดเมียมยังช่วยเพิ่มคุณสมบัติด้านคุณภาพของเชื้อเพลิงยูเรเนียมอีกด้วย
• แม่เหล็กอุตสาหกรรมสมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้สารประกอบเหล็ก-โบรอน-นีโอดิเมียม เมื่อเปรียบเทียบกับแม่เหล็กซาแมเรียม-โคบอลต์ พวกมันมีค่าแรงแม่เหล็กที่สูงกว่า
• อุตสาหกรรมเคมีใช้นีโอไดเมียมเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการผลิตโพลีเมอร์ประเภทต่างๆ
• นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบสำหรับคริสตัลตัวปล่อยเลเซอร์ เลเซอร์นีโอไดเมียมถูกนำมาใช้อย่างแข็งขันในการทำศัลยกรรมพลาสติกเพื่อแก้ไขรูปร่าง
• ใช้เป็นวัสดุโครงสร้างในอุตสาหกรรมจรวดและอวกาศ โลหะม้วนนีโอไดเมียมเป็นแผ่นเปล่าสำหรับชิ้นส่วนที่ติดตั้งบนดาวเทียมและยานอวกาศ
• ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ นีโอไดเมียมถูกใช้ในการผลิตหลอดรังสีแคโทด ซึ่งมีลักษณะพิเศษคือคอนทราสต์ของสีที่เพิ่มขึ้น

นีโอไดเมียม (Nd) เป็นโลหะธาตุหายาก, เลขอะตอม 60, มวลอะตอม 144.24, จุดหลอมเหลว 1024°C, ความหนาแน่น 6.9 g/cm3.
องค์ประกอบนี้ได้ชื่อมาจากคำภาษากรีกสองคำ: นีโอใหม่ และ สลัว - แฝด นีโอไดเมียมถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2428 เมื่อไดไดเมียมซึ่งเป็นองค์ประกอบสมมุติถูกแยกออกเป็นพรีโอไดเมียมและนีโอไดเมียม ได้มาในรูปแบบบริสุทธิ์เฉพาะในปี พ.ศ. 2468
วัตถุดิบสำหรับการผลิตนีโอดิเมียม ได้แก่ แร่ธรรมชาติ loparite, eudialyte, Khibiny apatite และ bastnazite นอกจากนี้ยังได้มาจากฟอสโฟยิปซั่ม คิบินีอะพาไทต์และ Tomtora เข้มข้นจากธรรมชาติ ในแร่ธาตุและสารประกอบทั้งหมดนี้มีอยู่ในรูปของออกไซด์

นีโอไดเมียมเป็นโลหะสีเทาเงินออกซิไดซ์ในอากาศได้ง่าย มีความแข็งต่ำ มีไอโซโทปอยู่ 7 ไอโซโทป โดย 2 ไอโซโทปเป็นกัมมันตภาพรังสีและมีครึ่งชีวิตที่ยาวมาก ไอโซโทปรังสีเทียมของนีโอไดเมียมมีอายุสั้น โดยมีครึ่งชีวิตนานถึง 12 วัน ในธรรมชาติมีนีโอไดเมียมอยู่ค่อนข้างมาก - ในแร่ธาตุ 1 ตันของเปลือกโลกประกอบด้วย 10 ถึง 100 กรัม ซึ่งมากกว่าปราซีโอไดเมียมคู่ของมันอย่างมีนัยสำคัญ โดยทั่วไปการกระจายตัวของแลนทาไนด์ในธรรมชาติมีลักษณะเฉพาะบางประการ - องค์ประกอบเหล่านี้ที่มีเลขอะตอมคู่จะพบได้ทั่วไปในเปลือกโลกมากกว่าองค์ประกอบที่มีเลขคี่

ใบเสร็จ.

เมื่อแยกคอมเพล็กซ์ REM นีโอไดเมียมจะมีความเข้มข้นในแลนทาไนด์เบาแล้วแยกออกพร้อมกับเพราซีโอดีเมียม - ส่วนผสมนี้เรียกว่าไดไดเมียมตามชื่อเดิมของส่วนผสมขององค์ประกอบเหล่านี้ โลหะนีโอไดเมียมผลิตโดยอิเล็กโทรไลซิสจากการละลายของแอนไฮดรัสเฮไลด์หรือโดยการลดความร้อนของแคลเซียม สารหลอมที่มีนีโอไดเมียมฟลูออไรด์และคลอไรด์จะต้องผ่านกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสที่ 1,000°C ความหนาแน่นกระแสแคโทด 4.7 A/cm2 พร้อมด้วยกราไฟท์แอโนดและแคโทด

แอปพลิเคชัน.

นีโอไดเมียม นีโอไดเมียม

(lat. นีโอไดเมียม) ซึ่งเป็นองค์ประกอบทางเคมีของกลุ่มที่ 3 ของตารางธาตุเป็นของแลนทาไนด์ ชื่อมาจากภาษากรีก néos - new และ dídymos - twin (praseodymium) มีความเกี่ยวข้องกับประวัติศาสตร์ของการค้นพบ โลหะ; ความหนาแน่น 6.908 กรัม/ซม.3, ทีกรุณา 1,016°C. ส่วนประกอบของโลหะผสม (เช่น มี Mg, Al หรือ Ti) สำหรับการผลิตเครื่องบินและจรวด วัสดุเลเซอร์

นีโอไดเมียม

NEODYMIUM (lat. Neodimium), Nd (อ่านว่า "นีโอไดเมียม") องค์ประกอบทางเคมีที่มีเลขอะตอม 60 น้ำหนักอะตอม 144.24 ประกอบด้วยไอโซโทป 5 ชนิด 142 Nd (27.07%), 143 Nd (12.17%), 145 Nd (8.30%), 146 Nd (17.22%) และ 148 Nd (5.78%) และไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี 144 Nd (23.78% ครึ่งชีวิต ต 1/2 = 5.10 15 ปี) และ 150 Nd (5.67% ครึ่งชีวิต ต 1/2 = 2.10 15 ปี) การกำหนดค่าชั้นอิเล็กทรอนิกส์ภายนอก 4 ส 2 พี 6 ง 10 ฉ 4 5ส 2 พี 6 6ส 2 - สถานะออกซิเดชันในสารประกอบคือ +3 (วาเลนซ์ III) น้อยกว่า +4 และ +2 (วาเลนซ์ IV และ II)
เป็นของธาตุหายาก (กลุ่มย่อยซีเรียมของแลนทาไนด์) ตั้งอยู่ในกลุ่ม III B ในช่วงที่ 6 ของตารางธาตุ
รัศมีของอะตอมที่เป็นกลางคือ 0.182 นาโนเมตร รัศมีของไอออน Lu 3+ คือ 0.112-0.141 นาโนเมตร ไอออน Nd 2+ คือ 0.143-0.149 นาโนเมตร พลังงานไอออไนเซชัน 5.49, 10.72, 22.1, 40.41 eV อิเล็กโทรเนกาติวีตี้ตามแนวคิดของพอลลิง (ซม.พอลลิ่ง ลินัส) 1,07.
ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ
นีโอไดเมียมถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2428 โดยนักเคมีชาวออสเตรีย K. Auer von Welsbach (ซม.ออเออร์ ฟอน เวลสบาค คาร์ล)ผู้ก่อตั้งค้นพบในปี 1839 โดยนักเคมีชาวฝรั่งเศส K.G. Mosander (ซม.โมซานเดอร์ คาร์ล กุสตาฟ)ธาตุดิไดเมียมแท้จริงแล้วเป็นส่วนผสมของธาตุสองชนิดที่มีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีคล้ายคลึงกัน ซึ่งเขาตั้งชื่อให้ว่านีโอไดเมียมและเพราซีโอดีเมียม (ซม.พราเซียเดียม)- ประวัติความเป็นมาของการค้นพบนีโอไดเมียมสะท้อนให้เห็นในชื่อของมัน (จากภาษากรีก นีโอ - ใหม่ และ ดิไดมอส - สองเท่า)
อยู่ในธรรมชาติ
นีโอไดเมียมเป็นหนึ่งในธาตุหายากที่พบมากที่สุด ปริมาณในเปลือกโลกอยู่ที่ 2.5·10 -3% ในน้ำทะเลมีปริมาณ 9.2·10 -6 มก./ลิตร รวมอยู่ในแร่ธาตุbastnäsite (ซม.บาสเนซิต), โมนาไซต์ (ซม.โมนาไซต์)และโลพาริท (ซม.โลภาฤทธิ์).
ใบเสร็จ
เมื่อธาตุหายากถูกแยกออกจากกัน นีโอไดเมียมจะมีความเข้มข้นพร้อมกับแลนทาไนด์เบา และถูกแยกออกพร้อมกับเพราซีโอดิเมียม การแยกเพิ่มเติมจะดำเนินการโดยใช้ไอออนโครมาโตกราฟีหรือวิธีการสกัด โลหะนีโอไดเมียมผลิตโดยอิเล็กโทรไลซิสของการหลอมของนีโอดิเมียมคลอไรด์หรือฟลูออไรด์ NdF 3, NdCl 3
คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี
นีโอไดเมียมเป็นโลหะสีเทาอ่อน ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 885°C การดัดแปลง a ด้วยโครงตาข่ายหกเหลี่ยมของชนิดแลนทานัมมีความเสถียร ก= 0.36579 นาโนเมตร และ ค = 1.17002 นาโนเมตร สูงกว่า 885°C และจนถึงจุดหลอมเหลวที่ 1,016°C - การดัดแปลง b ด้วยลูกบาศก์ตาข่ายชนิด a-Fe จุดเดือด 3027°C ความหนาแน่น a-Nd 6.908 กก./ลบ.ม.
นีโอไดเมียมมีความทนทานต่อการเกิดออกซิเดชันน้อยกว่าแลนทาไนด์หนัก เมื่อถูกความร้อนในอากาศ จะเกิดปฏิกิริยาออกซิไดซ์อย่างรวดเร็ว เกิดเป็น Nd 2 O 3 ออกไซด์ ทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงกับน้ำเดือด ปล่อยไฮโดรเจนออกมาและเกิดไฮดรอกไซด์ Nd(OH) 3:
ที่ 2 + 6H 2 O = 3Nd(OH) 3 + 3H 2
เมื่อถูกความร้อน มันจะทำปฏิกิริยากับฮาโลเจน ไนโตรเจน ไฮโดรเจน ซัลเฟอร์ และอโลหะอื่นๆ ทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงกับกรดแร่.
Nd 2 O 3 ออกไซด์มีคุณสมบัติพื้นฐาน สอดคล้องกับฐาน Nd(OH) 3 ที่มีความแข็งแรงปานกลาง เกลือนีโอไดเมียมที่ละลายได้ในน้ำ ได้แก่ คลอไรด์ ไนเตรต อะซิเตต และซัลเฟต ส่วนเกลือที่ละลายได้ไม่ดี ได้แก่ ออกซาเลต ฟลูออไรด์ คาร์บอเนต และฟอสเฟต
แอปพลิเคชัน
นีโอไดเมียมเป็นส่วนประกอบของโลหะผสมชนิดเบากับแมกนีเซียม (ซม.แมกนีเซียม)และอลูมิเนียม (ซม.อลูมิเนียม)โลหะผสมเหล็กนีโอดิเมียม (ซม.เหล็ก)และโบรอน (ซม. BOR (องค์ประกอบทางเคมี))ใช้ทำแม่เหล็กถาวร นีโอดิเมียมออกไซด์และฟอสเฟต - เม็ดสีสำหรับทำแก้วสีและเซรามิก นีโอไดเมียมออกไซด์ Nd 2 O 3 ใช้ในการหลอมแก้วนีโอไดเมียม (วัสดุเลเซอร์) และทำหน้าที่เป็นสารเติมแต่งในการผลิตโกเมนอิตเทรียม-อะลูมิเนียม

พจนานุกรมสารานุกรม. 2009 .

คำพ้องความหมาย:

ดูว่า "นีโอดิเมียม" ในพจนานุกรมอื่นคืออะไร:

- (นีโอดิเมียม), Nd, องค์ประกอบทางเคมีของกลุ่ม III ของระบบธาตุ, เลขอะตอม 60, น้ำหนักอะตอม 144.24; เป็นของธาตุหายาก โลหะ. นีโอไดเมียมได้รับครั้งแรกโดยนักเคมีชาวออสเตรีย K. Auer von Welsbach ในปี 1885... สารานุกรมสมัยใหม่

นีโอไดเมียม- (นีโอดิเมียม), Nd, องค์ประกอบทางเคมีของกลุ่ม III ของระบบธาตุ, เลขอะตอม 60, น้ำหนักอะตอม 144.24; เป็นของธาตุหายาก โลหะ. นีโอไดเมียมได้รับครั้งแรกโดยนักเคมีชาวออสเตรีย K. Auer von Welsbach ในปี 1885 ... พจนานุกรมสารานุกรมภาพประกอบ

- (lat. นีโอไดเมียม) Nd ซึ่งเป็นองค์ประกอบทางเคมีของกลุ่ม III ของตารางธาตุ เลขอะตอม 60 น้ำหนักอะตอม 144.24 เป็นของแลนทาไนด์ ชื่อมาจากภาษากรีก neos new และ Didymos twin (praseodymium) มีความเกี่ยวข้องกับประวัติความเป็นมาของการค้นพบ โลหะ;… … พจนานุกรมสารานุกรมขนาดใหญ่

- (สัญลักษณ์ Nd) องค์ประกอบทางเคมีสีเหลืองเงิน โลหะ เป็นของ LANTANOIDS มันถูกแยกออกครั้งแรกในรูปออกไซด์ในปี 1885 และได้โลหะบริสุทธิ์ในปี 1925 โดยส่วนใหญ่พบในตะกอนโมนาไซต์และบาสต์เนไซต์… … พจนานุกรมสารานุกรมวิทยาศาสตร์และเทคนิค

- ที่. n. 60 เวลา. ม. 144.24 ธรรมชาติ ส่วนผสมประกอบด้วยไอโซโทปเสถียร 142 Nd (27.07%), 143 Nd (12.17%), 145 Nd (8.30%), 146 Nd (17.22%), 148 Nd (5.78%) และไอโซโทปกัมมันตรังสี 144 Nd (23.78%, T 1/2 5 . 10 15 ก.), l50 Nd (5.67%, T 1/2 2 . 10 15 ก.) การกำหนดค่าภายนอก เปลือกอิเล็กตรอนของอะตอม 4s 2 4p 6 4d 10 4f 4 5s 2 5p 6 6s 2 ; สถานะออกซิเดชัน + 3, +4, น้อยกว่า + 2; พลังงานไอออไนเซชันตามลำดับ การเปลี่ยนจาก Nd 0 เป็น Nd 4+ resp 5.49, 10.72, 22.14, 40.41 อีโวลท์; รัศมี: อะตอม 0.182 นาโนเมตร, อิออน (หมายเลขประสานงานในวงเล็บ) สำหรับ Nd 3+ 0.112 nm (6), 0.125 nm (8), 0.130 nm (9), 0.141 nm (12), สำหรับ Nd 2+ 0.143 nm ( 8) , 0.149 นาโนเมตร (9)

เอ็น Eodym เป็นหนึ่งในที่สุด REE ทั่วไป ปริมาณในเปลือกโลกคือ 2.5 10 -3% โดยน้ำหนัก ในน้ำทะเล 9.2 10 -6 มก./ล. นอกเหนือจากธาตุหายากอื่นๆ ของกลุ่มย่อยซีเรียมแล้ว แร่ธาตุเหล่านี้ยังประกอบด้วยโมนาไซต์ เบสต์นีไซต์ (มากถึง 20% Nd 2 O 3) และโลพาไรต์

คุณสมบัติ.โลหะนีโอไดเมียมมีสีเทาอ่อน สูงถึง 885 °C มีการปรับเปลี่ยนรูปหกเหลี่ยม ตาข่ายชนิด La, a = 0.36579 nm, c = 1.17992 nm, z = 4, ช่องว่าง กลุ่ม P6 3 /tts; อุณหภูมิสูงรูปตัว b-ลูกบาศก์ ประเภท a-Fe, a = 0.413 นาโนเมตร, z = 2, ช่องว่าง กลุ่มเอฟเอ็ม3เอ็ม; การเปลี่ยนผ่าน DH<=>ข 3.0 กิโลจูล/โมล; MP 1016 °C, bp. 3027 องศาเซลเซียส; หนาแน่น a-Nd 6.908 ก./ซม. 3 , b-Nd 6.80 ก./ซม. 3 ; C 0 หน้า 27.42 JDmol K); DH 0 p 7.15 กิโลจูล/โมล; S 0 n298 71.68 JDmol. ถึง); แรงดันไอน้ำ 4.50. 10 -3 Pa (1,016°C): ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ การขยายตัวเชิงเส้น 6.7-10~ 6 K, p 6.43-10: 5 โอห์ม-ซม.; พาราแมกเนติก, แม่เหล็ก ความอ่อนไหว +5.628 10 -3 ; ต่ำกว่า 20 K (จุดนีล) - แอนติเฟอร์โรแมกเน็ต; ความแข็งของบริเนล 350-450 MPa คล้อยตามการประมวลผลทางกลในบรรยากาศ Ar ได้ง่าย นีโอไดเมียมทนทานต่อการเกิดออกซิเดชันทางอากาศได้ดีกว่า La, Ce และ Pr แต่มีความทนทานน้อยกว่าธาตุโลหะหายากหนักเมื่อถูกความร้อนในอากาศ มันจะทำปฏิกิริยากับแร่ธาตุอย่างรวดเร็ว กับน้ำเดือด ทำปฏิกิริยากับฮาโลเจน N 2, H 2 โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อถูกความร้อน ในสื่อที่เป็นน้ำ เฉพาะสารประกอบที่รู้จัก Nd(IY)-Cs 3 และ Ba 2 (Ce, Nd) 2 เท่านั้นที่เสถียร ได้รับ 2 อัน

การเชื่อมต่อที่ซับซ้อนและเสถียร ด้วยลิแกนด์โพลีเดนเทตจะเกิดเป็น Nd(III) (หมายเลขพิกัด 6-12) การก่อตัวที่ซับซ้อนด้วยลิแกนด์โมโนเดนเตตไม่ใช่เรื่องปกติของนีโอไดเมียม

Sesquioxide Nd 2 O 3 - ผลึกสีน้ำเงินม่วงพร้อมลูกบาศก์ ขัดแตะ (a = 1.1140 นาโนเมตร, z = 16, ช่องว่างหมู่ Ia3); หกเหลี่ยมเป็นที่รู้จัก การปรับเปลี่ยน และ i (a = 0.3831 nm, c = 0.6008 nm, z = 1, กลุ่มพื้นที่ C3m); MP 2320 องศาเซลเซียส; หนาแน่น 7.327 ก./ซม.3; C 0 หน้า 111.3 JDmol. ถึง); ตัวอย่าง DH 0 - 1808.3 กิโลจูล/โมล; เอส 0 298 158.5 เจดโมล. ถึง); ได้จากการสลายตัวของ Nd(NO 3) 3, Nd 2 (C 2 O 4) 3 หรือเกลืออื่น ๆ ในอากาศ โดยปกติจะอยู่ที่ 800-1,000 ° C ความเข้มข้นชั่วคราวที่อนุญาตในอากาศของพื้นที่ทำงานคือ 6 มก./ลบ.ม.

T r i f t o r i d NdF 3 -ซีด-ro ชม.คริสตัลใหม่พร้อมตรีโกณมิติ ตะแกรง (กลุ่มพื้นที่Р3С1, z = 6 สำหรับการติดตั้งหกเหลี่ยม a = 0.7030 nm, c = 0.7200 nm); MP 1377 °C, bp. 2300 องศาเซลเซียส; C 0 หน้า 94.9 JDmol. ถึง); ตัวอย่าง DH 0 - 1679.0 กิโลจูล/โมล; เอส 0 298 121.3 เจดโมล. ถึง); ได้รับการโต้ตอบ Nd 2 O 3 ด้วยก๊าซ HF ที่อุณหภูมิ 700 °C การตกตะกอนของเกลือ Nd(III) จากสารละลายที่เป็นน้ำโดยการกระทำของ HF ความร้อน การสลายตัวของฟลูออโรแอมโมเนียมเชิงซ้อนที่อุณหภูมิ 400-500 °C ในบรรยากาศ Ar, N 2 เป็นต้น ใช้เพื่อให้ได้โลหะนีโอไดเมียมบริสุทธิ์ เป็นส่วนประกอบของวัสดุเลเซอร์ฟลูออไรด์

Trichloride NdCl 3 - ผลึกดูดความชื้นสีชมพูม่วงที่มีรูปหกเหลี่ยม ขัดแตะ (a = 0.7381 nm, c = 0.4231 nm, z = 2, กลุ่มพื้นที่ C6 3 /t); MP 758 °C, bp. 1,690 องศาเซลเซียส; C 0 หน้า 99.24 JDmol. ถึง); DH 0 arr - 1,040.6 กิโลจูล/โมล; เอส 0 298 153.0 เจดโมล. ถึง); ด้วย HBr และ HI เปลี่ยนเป็นไตรฮาไลด์ที่เกี่ยวข้องได้อย่างง่ายดาย สร้างความชุ่มชื้น ได้รับการโต้ตอบ ส่วนผสมของСl 2 และ СCl 4 กับ Nd 2 O 3 หรือ Nd 2 (C 2 O 4) 3 เหนือ 200 °С และวิธีการอื่น ๆ แอนไฮดรัส NdCl 3 ใช้เพื่อให้ได้โลหะนีโอไดเมียมที่เป็นโลหะ ทาง. LD 50 4 กรัม/กก. (หนูเมาส์ ใต้ผิวหนัง)

ใบเสร็จ.ในระหว่างการแยกธาตุหายาก นีโอไดเมียมจะถูกทำให้เข้มข้นร่วมกับแลนทาไนด์เบา และปล่อยออกมาพร้อมกับ Pr; ส่วนผสมของความเข้มข้น เรียกว่า Pr(III) และ Nd(III) ดิไดมอส โลหะนีโอไดเมียมได้มาจากแอนไฮดรัสเฮไลด์โดยอิเล็กโทรไลซิสที่ละลายหรือโดยความร้อนแคลเซียม