Կախարդական հազվագյուտ երկրի տարր. «Մշտական ​​մագնիսների արքան»՝ նեոդիմ

բաստնազիտ

Նեոդիմիում, ատոմային համար՝ 60, ատոմային զանգված՝ 144.24, երկրակեղևում 0.00239% պարունակությամբ, հիմնականում հանդիպում է մոնազիտում և բաստնեզիտում: Բնության մեջ կա նեոդիմի յոթ իզոտոպ՝ նեոդիմիում 142, 143, 144, 145, 146, 148 և 150, որոնցից նեոդիմիում 142-ն ունի ամենաբարձր պարունակությունը: Պրազեոդիմի ծնունդով առաջացավ նեոդիմիումը: Նեոդիմի ի հայտ գալը ակտիվացրեց հազվագյուտ հողերի ոլորտը և կարևոր դեր խաղաց դրանում: Եվ ազդեց հազվագյուտ հողերի շուկայի վրա:

Նեոդիմի հայտնաբերումը

Կառլ Օրվոն Ուելսբախ (1858-1929), նեոդիմի հայտնաբերողը

1885 թվականին ավստրիացի քիմիկոս Կառլ Օրվոն Վելսբախը Վիեննայում հայտնաբերեց նեոդիմը։ Նա սիմետրիկ նեոդիմիումային նյութերից առանձնացրեց նեոդիմիումը և պրազեոդիմիումը ազոտական ​​թթվից ամոնիումի նիտրատի տետրահիդրատը առանձնացնելով և բյուրեղացնելով, և միևնույն ժամանակ սպեկտրալ վերլուծության միջոցով առանձնացնելով, սակայն այն համեմատաբար մաքուր տեսքով չի առանձնացվել մինչև 1925 թվականը։

1950-ական թվականներից ի վեր, բարձր մաքրության նեոդիմիումը (ավելի քան 99%) հիմնականում ստացվել է մոնազիտի իոնափոխանակման գործընթացով: Մետաղն ինքնին ստացվում է իր հալոգենային աղի էլեկտրոլիզացման միջոցով: Ներկայումս նեոդիմիումի մեծ մասը արդյունահանվում է (Ce,La,Nd,Pr)CO3F-ից բաստա նաթանիտում և մաքրվում լուծիչով արդյունահանմամբ: Իոնափոխանակման մաքրումը պահպանում է ամենաբարձր մաքրությունը (սովորաբար > 99.99%) պատրաստման համար: Քանի որ դժվար է հեռացնել պրազեոդիմիումի վերջին հետքը այն դարաշրջանում, երբ արտադրությունը կախված էր փուլային բյուրեղացման տեխնոլոգիայից, 1930-ական թվականներին արտադրված վաղ նեոդիմիումային ապակին ունի ավելի մաքուր մանուշակագույն գույն և ավելի կարմիր կամ նարնջագույն գունային երանգ, քան ժամանակակից տարբերակը:

Նեոդիմիում մետաղ

Մետաղական նեոդիմը ունի վառ արծաթափայլ մետաղական փայլ, 1024°C հալման ջերմաստիճան, 7.004 գ/սմ խտություն և պարամագնիսականություն: Նեոդիմը ամենաակտիվ հազվագյուտ հողային մետաղներից մեկն է, որը արագ օքսիդանում և մգանում է օդում, այնուհետև առաջացնում է օքսիդային շերտ, ապա պոկվում է՝ մետաղը ենթարկելով հետագա օքսիդացման: Հետևաբար, մեկ սանտիմետր չափի նեոդիմի նմուշը ամբողջությամբ օքսիդանում է մեկ տարվա ընթացքում: Այն դանդաղ է ռեակցիայի մեջ մտնում սառը ջրում և արագ՝ տաք ջրում:

Նեոդիմիումային էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա

Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա՝

1վ2 2վ2 2փ6 3վ2 3փ6 4վ2 3դ10 4փ6 5վ2 4դ10 5փ6 6վ2 4ֆ4

Նեոդիմի լազերի արդյունավետությունը պայմանավորված է 4f ուղեծրային էլեկտրոնների տարբեր էներգետիկ մակարդակների միջև անցումով: Այս լազերային նյութը լայնորեն կիրառվում է կապի, տեղեկատվության պահպանման, բժշկական բուժման, մեքենայացման և այլն ոլորտներում: Դրանց թվում են՝ իտրիումի ալյումինե նռնակը Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd)՝ լայնորեն կիրառվում է գերազանց արդյունավետությամբ, և Nd-ով լեգիրված գադոլինիում-սկանդիում-գալիում-նռնակը՝ ավելի բարձր արդյունավետությամբ:

Նեոդիմի կիրառումը

Նեոդիմիումի ամենամեծ օգտագործողը NdFeB մշտական ​​մագնիսական նյութն է: NdFeB մագնիսը կոչվում է «մշտական ​​մագնիսների արքա»՝ իր բարձր մագնիսական էներգիայի շնորհիվ: Այն լայնորեն օգտագործվում է էլեկտրոնիկայի, մեքենաշինության և այլ արդյունաբերություններում՝ իր գերազանց աշխատանքի շնորհիվ: Մեծ Բրիտանիայի Էքսետերի համալսարանի Քամբերլենդի հանքարդյունաբերության դպրոցի կիրառական հանքարդյունաբերության պրոֆեսոր Ֆրենսիս Ուոլն ասել է. «Մագնիսների առումով իրականում ոչինչ չկա, որը կարող է մրցակցել նեոդիմի հետ: Ալֆա մագնիսական սպեկտրոմետրի հաջող զարգացումը ցույց է տալիս, որ NdFeB մագնիսների մագնիսական հատկությունները Չինաստանում հասել են համաշխարհային մակարդակի»:

Նեոդիմիումային մագնիս կոշտ սկավառակի վրա

Նեոդիմը կարող է օգտագործվել կերամիկա, վառ մանուշակագույն ապակի, լազերում արհեստական ​​ռուբին և հատուկ ապակի պատրաստելու համար, որը կարող է զտել ինֆրակարմիր ճառագայթները: Այն օգտագործվում է պրազեոդիմի հետ միասին՝ ապակե փչողների համար ակնոցներ պատրաստելու համար:

Մագնեզիումի կամ ալյումինի համաձուլվածքի մեջ 1.5%~2.5% նանոնեոդիմիումի օքսիդ ավելացնելը կարող է բարելավել համաձուլվածքի բարձր ջերմաստիճանային կատարողականը, օդամեկուսությունը և կոռոզիոն դիմադրությունը, և այն լայնորեն օգտագործվում է որպես ավիատիեզերական նյութ ավիացիայի համար։

Նանոնեոդիմի օքսիդով լեգիրված նանոիտրիումային ալյումինե նռնակը արտադրում է կարճալիք լազերային ճառագայթ, որը լայնորեն կիրառվում է արդյունաբերության մեջ 10 մմ-ից պակաս հաստությամբ բարակ նյութերի եռակցման և կտրման համար։

Nd:YAG լազերային ձող

Բժշկական բուժման մեջ, վիրաբուժական վերքերը հեռացնելու կամ ախտահանելու համար, վիրաբուժական դանակների փոխարեն, օգտագործվում է նանոնեոդիմի օքսիդով հարստացված նանոիտրիումային ալյումինե նռնակաձույլ լազեր։

Նեոդիմային ապակին պատրաստվում է ապակու հալույթին նեոդիմի օքսիդ ավելացնելով: Նեոդիմային ապակու մեջ սովորաբար լավանդան է երևում արևի լույսի կամ շիկացման լամպի տակ, բայց բաց կապույտը երևում է լյումինեսցենտային լամպի լուսավորության տակ: Նեոդիմը կարող է օգտագործվել ապակու նուրբ երանգները, ինչպիսիք են մաքուր մանուշակագույնը, գինու կարմիրը և տաք մոխրագույնը, գունավորելու համար:

նեոդիմիումային ապակի

Գիտության և տեխնոլոգիայի զարգացման, ինչպես նաև հազվագյուտ հողային գիտության և տեխնոլոգիայի ընդլայնման և ընդլայնման հետ մեկտեղ, նեոդիմը կունենա ավելի լայն օգտագործման տարածք։