Sihirli Nadir Toprak Elementi: “Kalıcı Mıknatısın Kralı”-Neodimyum

bastnasit

Neodimyum, atom numarası 60, atom ağırlığı 144.24, kabukta %0,00239 içerikle, esas olarak monazit ve bastnazitte bulunur. Doğada neodimyumun yedi izotopu vardır: neodimyum 142, 143, 144, 145, 146, 148 ve 150, bunların arasında neodimyum 142 en yüksek içeriğe sahiptir. Praseodimyumun doğuşuyla neodimyum ortaya çıktı. Neodimyumun gelişi nadir toprak alanını harekete geçirdi ve bu alanda önemli bir rol oynadı. Ve nadir toprak pazarını etkiledi.

Neodimyumun Keşfi

Neodimyumun keşfedicisi Karl Orvon Welsbach (1858-1929)

1885'te Avusturyalı kimyager Carl Orvon Welsbach Carl Auer von Welsbach, Viyana'da neodimiyum keşfetti. Simetrik neodimiyum malzemelerden neodimiyum ve praseodimiyumu, nitrik asitten amonyum nitrat tetrahidratı ayırıp kristalleştirerek ayırdı ve aynı zamanda spektral analizle ayırdı, ancak 1925'e kadar nispeten saf bir formda ayrılmadı.

1950'lerden beri, yüksek saflıkta neodim (%99'un üzerinde) esas olarak monazitin iyon değişim işlemiyle elde edildi. Metalin kendisi, halid tuzunun elektrolizi ile elde edildi. Günümüzde, neodimin çoğu basta Nathanite'deki (Ce, La, Nd, Pr)CO3F'den çıkarılır ve çözücü ekstraksiyonu ile saflaştırılır. İyon değişim saflaştırması, en yüksek saflığı (genellikle > %99,99) hazırlama için ayırır. Üretimin kademeli kristalizasyon teknolojisine dayandığı çağda praseodimin son izini çıkarmak zor olduğundan, 1930'larda üretilen erken neodim camı, modern versiyondan daha saf mor bir renge ve daha kırmızı veya turuncu bir renk tonuna sahiptir.

Neodimyum metal

Metalik neodimyum parlak gümüş metalik parlaklığa, 1024°C erime noktasına, 7.004 g/cm yoğunluğa ve paramanyetizmaya sahiptir. Neodimyum, havada hızla oksitlenen ve koyulaşan, daha sonra bir oksit tabakası oluşturan ve daha sonra soyulan, metali daha fazla oksidasyona maruz bırakan en aktif nadir toprak metallerinden biridir. Bu nedenle, bir santimetre büyüklüğündeki neodimyum örneği bir yıl içinde tamamen oksitlenir. Soğuk suda yavaş, sıcak suda ise hızlı tepkime verir.

Neodimyum elektronik konfigürasyonu

Elektronik konfigürasyon:

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

Neodimyumun lazer performansı, 4f yörünge elektronlarının farklı enerji seviyeleri arasında geçişinden kaynaklanır. Bu lazer malzemesi iletişim, bilgi depolama, tıbbi tedavi, işleme vb. alanlarda yaygın olarak kullanılır. Bunlar arasında, itriyum alüminyum garnet Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) mükemmel performansla yaygın olarak kullanılır ve Nd katkılı gadolinyum skandiyum galyum garnet daha yüksek verimliliğe sahiptir.

Neodimyum Uygulaması

Neodimyumun en büyük kullanıcısı NdFeB kalıcı mıknatıs malzemesidir. NdFeB mıknatısı, yüksek manyetik enerji ürünü nedeniyle “kalıcı mıknatısların kralı” olarak adlandırılır. Mükemmel performansı nedeniyle elektronik, makine ve diğer endüstrilerde yaygın olarak kullanılır. İngiltere, Exeter Üniversitesi, Cumberland Madencilik Okulu'nda uygulamalı madencilik profesörü olan Francis Wall şunları söyledi: “Mıknatıslar açısından, neodimyumla rekabet edebilecek hiçbir şey yok. Alfa Manyetik Spektrometresinin başarılı bir şekilde geliştirilmesi, Çin'deki NdFeB mıknatıslarının manyetik özelliklerinin dünya standartlarında bir seviyeye ulaştığını gösteriyor.

Sabit diskte neodimyum mıknatıs

Neodimyum seramik, parlak mor cam, lazerde yapay yakut ve kızılötesi ışınları filtreleyebilen özel cam yapmak için kullanılabilir. Praseodimyumla birlikte cam üfleyiciler için gözlük yapmak için kullanılır.

Magnezyum veya alüminyum alaşımına %1,5~%2,5 oranında nano neodim oksit eklemek, alaşımın yüksek sıcaklık performansını, hava sızdırmazlığını ve korozyon direncini artırabilir ve havacılık için havacılık malzemesi olarak yaygın olarak kullanılır.

Nano-neodim oksit katkılı nano-itriyum alüminyum garnet, endüstride kalınlığı 10 mm'nin altında olan ince malzemelerin kaynaklanması ve kesilmesinde yaygın olarak kullanılan kısa dalga lazer ışını üretir.

Nd:YAG lazer çubuğu

Tıbbi tedavide cerrahi bıçaklar yerine, nano neodim oksitle katkılanmış nano itriyum alüminyum garnet lazer, cerrahi yaraların çıkarılması veya yaraların dezenfekte edilmesi amacıyla kullanılmaktadır.

Neodimyum cam, cam eriyiğine neodimyum oksit eklenerek yapılır. Lavanta genellikle neodimyum camda güneş ışığı veya akkor lamba altında görünür, ancak floresan lamba aydınlatması altında açık mavi görünür. Neodimyum, saf menekşe, şarap kırmızısı ve sıcak gri gibi hassas cam tonlarını renklendirmek için kullanılabilir.

neodimyum cam

Bilim ve teknolojinin gelişmesi ve nadir toprak bilimi ve teknolojisinin genişlemesi ve yaygınlaşmasıyla neodimyum daha geniş bir kullanım alanına sahip olacak