Věděli jste to? Neodymium prvku bylo objeveno ve Vídni v roce 1885 Karl Auer. Při studiu amonného dinitrátu tetrahydrátu oddělil neodymium aPraseodymiumze směsi neodymia a praseodymia prostřednictvím spektroskopické analýzy. Za účelem vzpomínky na objevitelyttrium, německý chemik Welsbach, Orr jménem Neodymium "Neodymium", odvozené z řeckých slov„ Neos “, což znamená„ nové “a„ didys “, což znamená„ dvojčata “.
Poté, co Orr objevil prvekNeodymium, další chemici byli vůči objevu skeptičtí. V roce 1925 však byl vyroben první čistý vzorek kovu. V 50. letech 20. století, Lindsay Chemical Division
Provádělo komerční čištění neodymia metodami iontové výměny.
Nějakou dobu po objevu neodymia se to nepoužívalo. S rozvojem vědy a technologie se však neodymiový prvek začal používat v mnoha oborech díky svým jedinečným fyzickým a chemickým vlastnostem. Ve 30. letech 20. století bylo jako skleněné barvivo použito komerční neodymium a neodymiové sklo bylo použito k vytvoření červenohnědého nebo oranžově zbarveného skla.
Neodymiumpřitahoval velkou pozornost díky svým jedinečným fyzickým a chemickým vlastnostem. Zejména v posledních letech, aplikaceNeodymiumV mnoha oblastech se nadále rozšiřovala a jeho hodnota se stala stále výraznější. Co je tedy na neodymiu tak jedinečné? Dnes odhalme tajemství neodymia.
Aplikační pole neodymia prvku
1. Magnetické materiály: Nejběžnějším aplikací neodymia je výroba permanentních magnetů. Zejména magnety Neodymium Iron Boron (NDFEB) patří mezi nejsilnější známépermanentní magnety. Tyto magnety se široce používají k přeměně a ukládání energie do zařízení, jako jsou motory, generátory, zobrazovací zařízení pro magnetickou rezonanci, pevné disky, reproduktory a elektrická vozidla.
2. slitina NDFEB: Kromě použití v permanentních magnetických materiálech se neodymium používá také k výrobě slitiny NDFEB, což je vysoce pevný, lehký strukturální materiál používaný k výrobě letadlových motorů,automobilové díly a další vysoce výkonné materiály. Aplikace síly.
3. Neodymium-železo: Neodymium může být také legováno železem, aby se vytvořily vysoce výkonné magnetické materiály, například v motorických a generátorových aplikacích v elektrických vozidlech.
4. Ošetření vody: Při úpravě vody mohou být použity neodymiové sloučeniny, zejména k odstranění fosfátů v čištěné odpadní vodě. To má důležité důsledky pro ochranu životního prostředí a řízení vodních zdrojů.
5. Prášek NDFEB: Neodymium hraje důležitou roli při výrobě prášků NDFEB, které se používají při výrobě permanentních magnetů.
6. Lékařské aplikace: Ačkoli to není primární oblast aplikace, neodymium se používá také v některých lékařských zařízeních, jako jsou magnetické rezonance (MRI) stroje.
7. Neodymium sloučeniny: Neodymium sloučeniny se také používají v některých vysokoteplotních slitinách a katalyzátorech.
Unikátní magnetické a chemické vlastnosti neodymia způsobují, že se v mnoha oborech široce používají, zejména v elektronice, energetické a materiálové vědě.
Fyzikální vlastnosti neodymiaNeodymiumChemický symbol: ND, atomové číslo: 60. Jedná se o prvek vzácné zeminy s řadou jedinečných fyzikálních vlastností. Následuje podrobný úvod do fyzikálních vlastností neodymia:
1. Hustota: Hustota neodymia je asi 7,01 g/krychlový centimetr. Díky tomu je lehčí než mnoho jiných kovových prvků, ale stále relativně husté.
2. Míry tání a varu: Bod tání neodymia je přibližně 1024 stupňů Celsia (1875 stupňů Fahrenheit), zatímco bod varu je přibližně 3074 stupňů Celsia (5565 stupňů Fahrenheit). To ukazuje, že neodymium má relativně vysoké body tání a varu, takže je stabilní ve vysokoteplotním prostředí.
3. Krystalová struktura: Neodymium bude vykazovat různé krystalové struktury při různých teplotách. Při pokojové teplotě má hexagonální nejbližší zabalenou strukturu, ale při zvýšení teploty se mění v kubické struktuře zaměřené na tělo na asi 863 stupňů Celsia.
4. Magnetismus:Neodymiumje paramagnetický při pokojové teplotě, což znamená, že je přitahována vnějšími magnetickými poli. Avšak při ochlazení na velmi nízké teploty (asi -253,2 stupně Celsia nebo -423,8 ° Fahrenheita), stává se antiferomagnetickým a vykazuje opačné vlastnosti pravidelného magnetismu.
5. Elektrická vodivost: Neodymium je relativně špatný vodič elektřiny s nízkou elektrickou vodivostí. To znamená, že se nejedná o dobrý vodič elektřiny a není vhodný pro aplikace, jako jsou elektronické dráty.
6. Tepelná vodivost: Neodymium má také relativně nízkou tepelnou vodivost, takže je nevhodná pro aplikace tepelné vodivosti.
7. Barva a lesk: Neodymium je stříbrný bílý kov s jasným kovovým leskem.
8. Radioaktivita: Všechny prvky vzácných zemin mají určitou radioaktivitu, ale neodymium je velmi slabě radioaktivní, takže radiační riziko pro člověka je velmi nízké.
Fyzikální vlastnosti neodymia jsou cenné ve specifických aplikacích, zejména při výrobě feromagnetických materiálů a slitin s vysokou teplotou. Jeho paramagnetické a antiferomagnetické vlastnosti také mají určitý význam při studiu magnetických materiálů a kvantových materiálů.
Chemické vlastnosti neodymia
Neodymium(Chemický symbol: ND) je prvek vzácné zeminy s řadou speciálních chemických vlastností. Následuje podrobný úvod do chemických vlastností neodymia:
1. Reaktivita: Neodymium je relativně aktivní typ prvků vzácných zemin. Ve vzduchu neodymium rychle reaguje s kyslíkem za vzniku oxidů neodymia. Díky tomu je neodymium neschopné udržet svůj povrch jasný při teplotě místnosti a rychle oxiduje.
2. Rozpustnost: Neodymium může být rozpuštěno v některých kyselinách, jako je koncentrovaná kyselina dusičná (HNO3) a koncentrovaná kyselina chlorovodíková (HCI), ale jeho rozpustnost ve vodě je nízká.
3. sloučeniny: Neodymium může tvořit různé sloučeniny, obvykle s kyslíkem, halogenem, sírou a dalšími prvky za vzniku sloučenin, jako jsou oxidy, sulfidy atd.
4. oxidační stav: Neodymium obvykle existuje v oxidačním stavu +3, což je jeho nejstabilnější oxidační stav. Za určitých podmínek však lze také vytvořit oxidační stav +2.
5. Tvorba slitiny: Neodymium může tvořit slitiny s jinými prvky, zejména s kovy, jako je železo a hliník za vzniku slitin neodymia. Tyto slitiny mají často důležité aplikace v magnetických a strukturálních materiálech.
6. Chemická reaktivita: Neodymium může sloužit jako katalyzátor nebo se účastnit reakčního procesu v některých chemických reakcích, zejména v polích vysokoteplotních slitin a vědy o materiálech.
7. Oxidizace vlastností: Vzhledem k relativně aktivní povaze může neodymium působit jako oxidační činidlo v některých chemických reakcích, což způsobuje, že jiné látky ztratí elektrony.
Chemické vlastnosti neodymia způsobují, že hraje důležitou roli ve specifických aplikačních polích, zejména v magnetických materiálech, vysokoteplotních slitinách a vědeckém výzkumu materiálů.
Biologické vlastnosti neodymia
Aplikace neodymia v biomedicínském poli je relativně omezená, protože se nejedná o prvek potřebný v živých organismech a jeho radioaktivita je slabá, což je nevhodné pro zobrazování jaderné medicíny. Existují však některé oblasti výzkumu a aplikací, které zahrnují neodymium. Následuje podrobný úvod do biomedicínských vlastností neodymia:
1. Kontrastní činidlo pro magnetickou rezonanci (MRI): Ačkoli není běžně používaným klinickým kontrastním činidlem, lze použít neodymium přípravek MRI kontrastní činidlo. Kombinace neodymiových iontů do specifických molekulárních struktur může zvýšit kontrast MRI obrazů, což usnadňuje pozorování určitých tkání nebo lézí. Tato aplikace je stále ve fázi výzkumu, ale má potenciál pro biomedicínské zobrazování.
2. nanočástice neodymia: Vědci vyvinuli nanočástice na bázi neodymia, které by mohly být použity pro dodávání léčiva a léčbu rakoviny. Tyto nanočástice mohou být zavedeny do těla a poté uvolňovat léky v buňkách příjemce nebo provádět léčbu, jako je tepelná terapie. Magnetické vlastnosti těchto částic lze také použít k vedení a sledování průběhu léčby.
3. léčba nádoru: Ačkoli to není přímá léčba, výzkum ukazuje, že neodymiové magnety mohou být použity ve spojení s jinými léčbami, jako je terapie magnetické teplem. V této metodě jsou do těla zaváděny částice neodymia magnetu a poté zahřívány pod vlivem vnějšího magnetického pole pro ničení nádorových buněk. Jedná se o experimentální ošetření a stále se studuje.
4. Výzkumné nástroje: Některé sloučeniny prvku neodymia lze použít jako experimentální nástroje v biomedicínském výzkumu, jako je studium buněčné a molekulární biologie. Tyto sloučeniny se běžně používají ke studiu oblastí, jako je dodávka léčiva, bioanalýza a molekulární zobrazování.
Je třeba poznamenat, že aplikace neodymia v biomedicínském poli je relativně nová a stále je pod nepřetržitým vývojem a výzkumem. Jeho aplikace jsou omezeny jeho vzácnými a radioaktivními vlastnostmi a vyžadují pečlivé zvážení. Při použití neodymia nebo jeho sloučenin je třeba dodržovat bezpečnost a etické pokyny, aby se zajistilo, že nemají žádné negativní dopady na lidi a životní prostředí.
Přirozené rozdělení neodymia
Neodymium je prvek vzácné zeminy, který je v přírodě relativně široce distribuován. Následuje podrobný úvod do distribuce neodymia v přírodě:
1. existence v zemské kůře: Neodymium je jedním z prvků vzácných zemin přítomných v zemské kůře a jeho hojnost je přibližně 38 mg/kg. Díky tomu je neodymium relativně hojné v zemské kůře, které se umístilo na druhém místě mezi prvky vzácných zemin po ceru. Neodymium se vyskytuje v mnohem vyšší hojnosti než některé běžné kovy, jako je wolfram, olovo a cín.
2. u minerálů vzácných zemin: Neodymium obvykle neexistuje ve formě volných prvků, ale ve formě sloučenin v minerálech vzácných zemin. Neodymium je obsaženo v některých hlavních rudách vzácných zemin, jako je monazit a bastinäsite. Neodymium v těchto rudách lze oddělit procesy tavení a extrakce pro komerční aplikace.
3. v depozitách drahých kovů: Neodymium lze někdy nalézt v některých drahých kovových usazeninách, jako je zlato, stříbro, měď a uranové ložiska. Obvykle je však přítomen v relativně malém množství.
4. Mořská voda: Ačkoli neodymium existuje v mořské vodě, jeho koncentrace je velmi nízká, obvykle pouze na úrovni mikrogramu/litru. Proto extrahování neodymia z mořské vody obecně není ekonomicky životaschopnou metodou.
Neodymium má určitou hojnost v zemské kůře, ale nachází se hlavně v minerálech vzácných zemin. Extrahování a izolaci neodymia často vyžaduje komplexní tavení a rafinační procesy, aby vyhovovaly potřebám komerčních a průmyslových aplikací. Prvky vzácných zemin, jako je neodymium, hrají důležitou roli v moderních technologiích a průmyslu, takže výzkum a řízení jejich nabídky a distribuce je zásadní.
Těžba, extrakce a tavení neodymia
Těžba a výroba neodymia je složitý proces, který obvykle zahrnuje následující kroky:
1. Těžba usazenin vzácných zemin: Neodymium se vyskytuje hlavně ve vzácných rudách, jako jsou monazitu a bastinäsite. Těžební rudy vzácných zemin jsou prvním krokem ve výrobě neodymia. To zahrnuje geologické vyhlídky, těžbu, vykopávky a extrakci rudy.
2. Zpracování rudy: Jakmile je těžba extrahována, musí projít řadou kroků fyzikálního a chemického zpracování k oddělení a extrahování prvků vzácných zemin, včetně neodymia. Tyto kroky léčby mohou zahrnovat komunikaci, broušení, flotaci, vyluhování kyselin a rozpuštění.
3. separace a extrakce neodymia: Po zpracování rudy je kaše obsahující prvky vzácných zemin obvykle vyžaduje další separaci a extrakci. To obvykle zahrnuje metody chemického separace, jako je extrakce rozpouštědla nebo iontová výměna. Tyto metody umožňují postupně oddělit různé prvky vzácných zemin.
4. rafinace neodymia: Jakmile je neodymium izolováno, obvykle podstupuje další rafinační proces k odstranění nečistot a zlepšení čistoty. To může zahrnovat metody, jako je extrakce rozpouštědla, redukce a elektrolýza.
5. Příprava slitiny: Některé aplikace neodymia vyžadují, aby je zmizelo jinými kovovými prvky, jako je železo, boron a hliník, aby se připravily slitiny neodymia na výrobu magnetických materiálů nebo vysokoteplotních slitin.
6. Příprava do produktů: Neodymiové prvky lze dále používat k přípravě různých produktů, jako jsou magnety, permanentní magnety, kontrastní látky, nanočástice atd. Tyto produkty lze použít v oblasti elektroniky, lékařské, energetické a materiálové vědy.
Je důležité si uvědomit, že těžba a výroba prvků vzácných zemin je složitý proces, který často vyžaduje přísné environmentální a bezpečnostní standardy. Kromě toho je dodavatelský řetězec těžby a výroby prvků vzácných zemin ovlivněn také geopolitikou a výkyvy na trhu, takže produkce a dodávka prvků vzácných zemin přitahovala mezinárodní pozornost.
Detekční metoda prvku neodymia
1. atomová absorpční spektrometrie (AAS): Atomová absorpční spektrometrie je běžně používaná metoda kvantitativní analýzy, vhodná pro měření obsahu kovových prvků. Převedením vzorku, který má být měřen na jednotlivé atomy nebo ionty, ozařuje vzorek světelným zdrojem specifické vlnové délky a měřením absorpce světla lze určit obsah kovového prvku ve vzorku. AAS má výhody vysoké citlivosti, dobré selektivity a snadné provoz.
2. Metoda spektrálního skenování: Metoda spektrálního skenování určuje obsah prvků měřením absorpce nebo emise světla na různých vlnových délkách vzorku. Mezi běžně používané metody spektrálního skenování zahrnují ultrafialovou viditelnou absorpční spektroskopii (UV-vis), fluorescenční spektroskopie a atomová emisní spektroskopie (AES). Tyto metody mohou měřit obsah neodymia ve vzorcích výběrem vhodných vlnových délek a ovládáním parametrů přístrojů.
3. rentgenová fluorescenční spektrometrie (XRF): Rentgenová fluorescenční spektrometrie je nedestruktivní analytická metoda vhodná pro měření elementárního obsahu v pevných látkách, kapalinách a plynech. Tato metoda určuje obsah prvků emitováním charakteristického fluorescenčního záření poté, co je vzorek excitován rentgenovým paprskem, a měřením polohy a intenzity fluorescenčního spektra píku. XRF má výhody rychlého, citlivého a současného měření více prvků.
4. indukčně vázaná plazmatická hmotnostní spektrometrie (ICP-MS): ICP-MS je vysoce citlivá analytická metoda vhodná pro měření stopových a ultra-stopových prvků. Tato metoda určuje obsah prvků přeměnou vzorku, který má být měřen na nabité ionty, pomocí vysokoteplotní plazmy generované indukčně vázanou plazmou k ionizaci vzorku a poté pomocí hmotnostního spektrometru pro hmotnostní analýzu. ICP-MS má extrémně vysokou citlivost, selektivitu a schopnost měřit více prvků současně.
5. Indukčně vázaná plazmatická optická emisní spektrometrie (ICP-OES): Pracovním principem ICP-OES je používat atomy excitovaných stavů a ionty ve vysokoteplotní plazmě generované indukčně vázanou plazmou (ICP) k přechodu a emitování specifických spektrálních linií. . Protože každý prvek má různé spektrální linie, mohou být prvky ve vzorku určeny měřením těchto spektrálních linií
Tyto metody detekce lze vybrat podle potřeby, v závislosti na typu vzorku, požadované detekční citlivosti a analytických podmínkách. V praktických aplikacích lze vybrat nejvhodnější metodu pro stanovení obsahu praseodymia založeného na výzkumných nebo průmyslových potřebách.
Specifická aplikace metody atomové absorpce pro měření prvku neodymia
Při měření prvků má atomová absorpční metoda vysokou přesnost a citlivost, což poskytuje účinný prostředek pro studium chemických vlastností, složení sloučeniny a obsah prvků.
Dále jsme použili atomovou absorpci k měření množství neodymia. Konkrétní kroky jsou následující:
Připravte vzorek k testování. Pro přípravu vzorku, který má být měřen do roztoku, je obecně nutné použít smíšenou kyselinu pro trávení pro usnadnění následného měření.
Vyberte příslušný atomový absorpční spektrometr. Vyberte příslušný atomový absorpční spektrometr na základě vlastností vzorku, který se má měřit, a rozsahu obsahu neodymia, který je třeba měřit.
Upravte parametry atomového absorpčního spektrometru. Podle prvku, který má být změřen a model přístroje, upravte parametry atomového absorpčního spektrometru, včetně zdroje světla, rozprašovače, detektoru atd.
Změřte absorbanci neodymia. Vzorek, který má být testován, je umístěn do atomizéru a světelné záření specifické vlnové délky je emitováno prostřednictvím zdroje světla. Neodymium prvek, který má být změřen, absorbuje toto světelné záření a vytvoří přechod hladiny energie. Absorbance neodymia se měří pomocí detektoru. Calkuluje obsah neodymia. Na základě absorbance a standardní křivky byl vypočten obsah prvku neodymia.
Prostřednictvím výše uvedeného obsahu můžeme jasně pochopit důležitost a jedinečnost neodymia. Jako jeden z prvků vzácných zemin má Neodymium jedinečné fyzikální a chemické vlastnosti, díky nimž je široce používán v moderní vědě a technologii. Od magnetických materiálů po optické nástroje, od katalýzy po letectví, hraje neodymium klíčovou roli. Přestože existuje stále mnoho neznámých o našem porozumění a aplikacích neodymia, s neustálým rozvojem vědy a technologie, máme důvod se domnívat, že v budoucnu budeme moci hlouběji porozumět neodymiu a využívat jeho jedinečné vlastnosti k rozvoji lidské společnosti. Přijďte na více příležitostí a požehnání.
Čas příspěvku: prosinec-10-2024