Kas teadsite? Elemendi neodüüm avastas Viinis 1885. aastal Karl Auer. Uurides ammoonium dinitraadi tetrahüdraati, eraldas ORR neodüümi japraseodüümNeodüümi ja praseodüümi segust spektroskoopilise analüüsi kaudu. Avastaja mälestuseksyttrium, Saksa keemik Welsbach, Orr nimega Neodmium "Neodüüm", tuletatud kreeka sõnadest" neos ", mis tähendab" uut "ja" Didymos ", mis tähendab" kaksikud ".
Pärast seda, kui Orr elemendi avastasneodüüm, olid teised keemikud skeptilised avastuse suhtes. Kuid 1925. aastal toodeti metalli esimene puhas proov. 1950ndatel on Lindsay keemiline osakond
Viidi läbi neodüümi kaubanduslik puhastamine ioonvahetusmeetodite abil.
Mõnda aega pärast neodüümi avastamist ei kasutatud seda laialdaselt. Kuid teaduse ja tehnoloogia arenguga on neodüümi elementi hakanud kasutama paljudes valdkondades selle ainulaadsete füüsikaliste ja keemiliste omaduste tõttu. 1930. aastatel kasutati klaasist värvainena kommerts neodüümi ja punakas- või oranži tooni klaasi loomiseks kasutati neodüümi klaasi.
Neodüümon pälvinud oma ainulaadsete füüsiliste ja keemiliste omaduste tõttu palju tähelepanu. Eriti viimastel aastatel rakendamineneodüümPaljudes valdkondades on laienenud ja selle väärtus on muutunud üha silmapaistvamaks. Mis on neodmiumi puhul nii ainulaadne? Avastagem täna Neodmiumi müsteerium.
Neodmiumielemendi rakendusväljad
1. magnetilised materjalid: neodüümi kõige tavalisem rakendus on püsimagnetite tootmisel. Eelkõige on tugevaimad neodüümiumide boori magnetid (NDFEB)Püsivad magnetid. Neid magneteid kasutatakse laialdaselt energia teisendamiseks ja salvestamiseks sellistes seadmetes nagu mootorid, generaatorid, magnetresonantsseadmed, kõvakettad, kõlarite ja elektrisõidukid.
2. NDFEB sulam: lisaks sellele, et neid kasutatakse püsimagnetimaterjalidesAutoosad ja muud suure jõudlusega materjalid. JÄRGMISE RAKENDAMINE.
3. Neodmium-raua sulam: neodüümi võib ka rauaga levida, et valmistada suure jõudlusega magnetilisi materjale, näiteks elektrisõidukite mootori ja generaatori rakendustes.
4. veetöötlus: veepuhastuses saab kasutada neodmiumiühendeid, eriti puhastatud reovee fosfaatide eemaldamiseks. Sellel on oluline mõju keskkonnakaitsele ja veevarude haldamisele.
5. NDFEB pulber: neodüüm mängib olulist rolli NDFEB pulbrite tootmisel, mida kasutatakse püsimagnetite tootmisel.
6. Meditsiinilised rakendused: kuigi mitte esmase rakenduse piirkond, kasutatakse neodüümi ka mõnes meditsiiniseadmetes, näiteks magnetresonantstomograafia (MRI) masinates.
7. Neodmiumühendid: neodüümi ühendeid kasutatakse ka mõnes kõrge temperatuuriga sulamites ja katalüsaatorides.
Neodmiumi ainulaadsed magnetilised ja keemilised omadused muudavad selle laialdaselt kasutatavaks paljudes valdkondades, eriti elektroonika, energia- ja materjaliteaduse alal.
Neodmiumi füüsikalised omadusedNeodüümKeemiline sümbol: ND, aatomnumber: 60. See on haruldaste muldmetallide element, millel on rea ainulaadsete füüsikaliste omadustega. Järgnev on Neodymiumi füüsiliste omaduste üksikasjalik sissejuhatus:
1. Tihedus: neodüümi tihedus on umbes 7,01 g kuupsentimeetri/kuupmeetri. See muudab selle kergemaks kui paljud teised metallielemendid, kuid siiski suhteliselt tihedad.
2. Sulamis- ja keemispunktid: neodüümi sulamistemperatuur on umbes 1024 kraadi Celsiuse (1875 kraadi Fahrenheiti), samas kui keemistemperatuur on umbes 3074 kraadi Celsius (5565 kraadi Fahrenheiti). See näitab, et neodüümiumis on suhteliselt kõrge sulamis- ja keemistemperatuur, mis muudab selle stabiilseks kõrgtemperatuurilises keskkonnas.
3. Kristallstruktuur: neodüümil on erinevatel temperatuuridel erinevad kristallstruktuurid. Toatemperatuuril on sellel kuusnurksem lähim pakitud struktuur, kuid muutub kehakeskseks kuupkonstruktsioonis, kui temperatuur tõstetakse umbes 863 kraadi Celsiuseni.
4. magnetism:Neodüümon paramagneetiline toatemperatuuril, mis tähendab, et see meelitab väliseid magnetvälju. Kui aga jahutatakse väga madala temperatuuri (umbes -253,2 kraadi Celsiuse või -423,8 kraadi Fahrenheiti), muutub see antiferromagnetiliseks, millel on regulaarse magnetilisuse vastupidised omadused.
5. Elektrijuhtivus: neodüüm on suhteliselt halb elektrijuht, madala elektrijuhtivusega. See tähendab, et see ei ole hea elektrijuht ega sobi sellisteks rakendusteks nagu elektroonilised juhtmed.
6. Soojusjuhtivus: neodmiumil on ka suhteliselt madal soojusjuhtivus, mis muudab selle soojusjuhtivuse rakenduste jaoks sobimatuks.
7. Värv ja läige: neodüüm on ereda metallise läigega hõbevalge metall.
8. Radioaktiivsus: kõigil haruldaste muldmetallide elementidel on teatav radioaktiivsus, kuid neodüüm on väga nõrgalt radioaktiivne, seega on inimeste kiirgusrisk väga madal.
Neodmiumi füüsikalised omadused muudavad selle konkreetsetes rakendustes väärtuslikuks, eriti ferromagnetiliste materjalide ja kõrgtemperatuuriliste sulamite tootmisel. Selle paramagnetilised ja antiferromagnetilised omadused muudavad selle magnetiliste materjalide ja kvantmaterjalide uurimisel teatavaks oluliseks.
Neodmiumi keemilised omadused
Neodüüm(Keemiline sümbol: ND) on haruldaste muldmetallide element, millel on seeria spetsiaalsed keemilised omadused. Järgnev on neodüümi keemiliste omaduste üksikasjalik sissejuhatus:
1. reaktsioonivõime: neodüüm on suhteliselt aktiivne haruldaste muldmetallide elementide tüüp. Õhus reageerib neodüüm kiiresti hapnikuga, moodustades neodmiumoksiidid. See muudab neodüümi suutma hoida selle pinda toatemperatuuril heledaks ja oksüdeerub kiiresti.
2. lahustuvus: neodüümi saab lahutada mõnedes hapetes, näiteks kontsentreeritud lämmastikhapet (HNO3) ja kontsentreeritud soolhapet (HCL), kuid selle lahustuvus vees on madal.
3. Ühendid: neodüüm võib moodustada mitmesuguseid ühendeid, tavaliselt hapniku, halogeeni, väävli ja muude elementidega, moodustades ühendeid, näiteks oksiidid, sulfiidid jne.
4. oksüdatsiooni olek: neodüüm eksisteerib tavaliselt +3 oksüdatsiooni olekus, mis on selle kõige stabiilsem oksüdatsiooni olek. Teatud tingimustes võib siiski moodustada +2 oksüdatsiooni olek.
5. sulami moodustumine: neodüüm võib moodustada sulameid muude elementidega, eriti metallidega nagu raua ja alumiinium, et moodustada neodüümsulamid. Nendel sulamitel on sageli olulised rakendused magnetilistes ja konstruktsioonimaterjalides.
6. Keemiline reaktsioonivõime: neodüüm võib olla katalüsaatorina või osaleda reaktsiooniprotsessis mõnes keemilises reaktsioonis, eriti kõrgtemperatuuriliste sulamite ja materjaliteaduse valdkonnas.
7. Oksüdeeriv omadus: oma suhteliselt aktiivse olemuse tõttu võib neodüüm toimida mõnes keemilises reaktsioonis oksüdeeriva ainena, põhjustades muid aineid elektronide kaotamise.
Neodmiumi keemilised omadused muudavad selle oluliseks rollis konkreetsetes rakendusväljades, eriti magnetiliste materjalide, kõrgtemperatuuriliste sulamite ja materjaliteaduse uuringutes.
Neodmiumi bioloogilised omadused
Neodmiumi kasutamine biomeditsiinivaldkonnas on suhteliselt piiratud, kuna see ei ole elavates organismides vajalik element ja selle radioaktiivsus on nõrk, muutes selle tuumaravimite kuvamise jaoks sobimatuks. Siiski on mõned neodmiumi hõlmavad uurimis- ja rakendusvaldkonnad. Järgnev on neodüümi biomeditsiiniliste omaduste üksikasjalik sissejuhatus:
1. Magnetresonantstomograafia (MRI) kontrastaine: kuigi mitte tavaliselt kasutatav kliiniline kontrastaine, saab neodüümi kasutada MRI kontrastaine valmistamiseks. Neodmiumioonide ühendamine spetsiifilisteks molekulaarstruktuurideks võib suurendada MRI -piltide kontrasti, muutes teatud kuded või kahjustused lihtsamaks. See rakendus on alles uurimistöö etapis, kuid sellel on potentsiaal biomeditsiiniliseks pildistamiseks.
2. neodüüm nanoosakesed: teadlased on välja töötanud neodüümil põhinevad nanoosakesed, mida saaks kasutada ravimite manustamiseks ja vähiraviks. Neid nanoosakesi saab kehasse sisestada ja seejärel vabastada ravimeid retsipientide rakkudes või teha ravimeetodeid, näiteks soojusravi. Nende osakeste magnetilisi omadusi saab kasutada ka ravi kulgu juhendamiseks ja jälgimiseks.
3. kasvajaravi: kuigi mitte otsene ravi, näitavad uuringud, et neodüümi magneteid saab kasutada koos muude ravimeetoditega, näiteks magnetsoojusraviga. Selle meetodi korral sisestatakse kehasse neodüümi magnetiosakesed ja kuumutatakse seejärel välise magnetvälja mõjul kasvajarakkude hävitamiseks. See on eksperimentaalne ravi ja seda uuritakse endiselt.
4. Uurimisvahendid: Mõningaid elemendi neodüümi ühendeid saab kasutada eksperimentaalsete vahenditena biomeditsiinilistes uuringutes, näiteks raku ja molekulaarbioloogia uurimisel. Neid ühendeid kasutatakse tavaliselt selliste piirkondade uurimiseks nagu ravimite kohaletoimetamine, bioanalüüs ja molekulaarne kuvamine.
Tuleb märkida, et neodmiumi kasutamine biomeditsiinivaldkonnas on suhteliselt uus ning on endiselt pideva arendamise ja uurimistöö all. Selle rakendusi piiravad haruldased muldmetallid ja radioaktiivsed omadused ning vajavad hoolikat kaalumist. Neodmiumi või selle ühendite kasutamisel tuleb järgida ohutust ja eetilisi juhiseid, et tagada inimestele ja keskkonnale negatiivne mõju.
Neodmiumi loomulik jaotus
Neodüüm on haruldaste muldmetallide element, mis on looduses suhteliselt laialt levinud. Järgnev on üksikasjalik sissejuhatus neodmiumi jaotuse looduses:
1. eksisteerimine Maa koorikus: Neodüüm on üks haruldaste muldmetallide elemente, mis on Maa koorikus ja selle arvukus on umbes 38 mg/kg. See muudab Neodymiumi suhteliselt rikkalikuks Maa koorikus, edestades haruldaste muldmetallide elementide seas teise koha pärast tseeriumi. Neodüümi esineb palju suurema arvukusega kui mõned tavalised metallid, näiteks volfram, plii ja tina.
2. Haruldaste muldmetallide mineraalides: neodüümi ei eksisteeri tavaliselt vabade elementide kujul, vaid haruldaste muldmetallide mineraalide ühendite kujul. Neodüüm sisaldub mõnes suuremates haruldaste muldmetallide maagides, näiteks monasiit ja bastnooside. Nendes maakides sisalduvat neodüümi saab eraldada kommertsrakenduste sulatamise ja ekstraheerimisprotsesside abil.
3. Vääriskites metallimaardlates: neodüümi võib mõnikord leida mõnes väärismaardlates, näiteks kuld-, hõbe-, vask- ja uraanimaardlates. Kuid see on tavaliselt suhteliselt väikestes kogustes.
4. merevesi: kuigi merevees on neodüüm, on selle kontsentratsioon väga madal, tavaliselt ainult mikrogrammi/l tasemel. Seetõttu ei ole neodmiumi ekstraheerimine mereveest üldiselt majanduslikult elujõuline meetod.
Neodüümiumis on Maa koorikus teatav arvukus, kuid seda leidub peamiselt haruldaste muldmetallide mineraalides. Neodmiumi ekstraheerimine ja isoleerimine nõuab sageli keerulisi sulatus- ja rafineerimisprotsesse, et rahuldada äri- ja tööstuslike rakenduste vajadusi. Haruldaste muldmetallide elemendid, näiteks neodüüm, mängivad olulist rolli kaasaegses tehnoloogias ja tööstuses, seega on nende pakkumise ja levitamise uurimine ja juhtimine üliolulised.
Neodmiumi kaevandamine, ekstraheerimine ja sulatamine
Neodmiumi kaevandamine ja tootmine on keeruline protsess, mis hõlmab tavaliselt järgmisi samme:
1. Haruldaste muldmetallide kaevandamine: neodüümi leidub peamiselt haruldaste muldmetallide, näiteks monasiit ja bastsinäsitide. Haruldaste muldmetallide maakide kaevandamine on esimene samm neodüümi tootmisel. See hõlmab geoloogilist geoloogilist uurimist, kaevandamist, kaevamist ja maagi kaevandamist.
2. Maagi töötlemine: Kui kaevandusmaak on ekstraheeritud, peab see läbima rea füüsiliste ja keemiliste töötlemise etappide seeria haruldaste muldmetallide, sealhulgas neodüümi eraldamiseks. Need töötlemisetapid võivad hõlmata langust, lihvimist, flotatsiooni, happe leostumist ja lahustumist.
3. Neodmiumi eraldamine ja ekstraheerimine: pärast maagi töötlemist nõuab haruldaste muldmetallide elemente sisaldav läga tavaliselt täiendavat eraldamist ja ekstraheerimist. See hõlmab tavaliselt keemilisi eraldusmeetodeid nagu lahusti ekstraheerimine või ioonvahetus. Need meetodid võimaldavad erinevaid haruldaste muldmetallide elemente järk -järgult eraldada.
4. Neodmiumi rafineerimine: kui neodüüm on isoleeritud, läbib see tavaliselt täiendava rafineerimisprotsessi lisandite eemaldamiseks ja puhtuse parandamiseks. See võib hõlmata selliseid meetodeid nagu lahusti ekstraheerimine, redutseerimine ja elektrolüüs.
5. sulami ettevalmistamine: Mõned neodüümi rakendused nõuavad selle muul viisil metallielementidega, näiteks raua, boori ja alumiiniumiga, neodmiumi sulamite valmistamiseks magnetiliste materjalide või kõrgtemperatuuriliste sulamite valmistamiseks.
6. Ettevalmistus toodeteks: Neodmiumielemente saab täiendavalt kasutada mitmesuguste toodete, näiteks magnetide, püsimagnetite, magnetresonantskontrastainete ainete, nanoosakeste jms valmistamiseks jne. Neid tooteid saab kasutada elektroonika-, meditsiini-, energia- ja materjaliteaduse valdkonnas.
Oluline on märkida, et haruldaste muldmetallide kaevandamine ja tootmine on keeruline protsess, mis nõuab sageli rangeid keskkonna- ja ohutusstandardeid. Lisaks mõjutavad haruldaste muldmetallide kaevandamise ja tootmise tarneahela ka geopoliitika ja turu kõikumised, nii et haruldaste muldmetallide tootmine ja pakkumine on pälvinud rahvusvahelise tähelepanu.
Neodüüm elemendi tuvastusmeetod
1. aatomi neeldumisspektromeetria (AAS): aatomi neeldumisspektromeetria on tavaliselt kasutatav kvantitatiivne analüüsimeetod, mis sobib metallielementide sisalduse mõõtmiseks. Muutes proovi mõõdetavaks üksikute aatomiteks või ioonideks, kiirgades proovi konkreetse lainepikkusega valgusallikaga ja mõõtes valguse neeldumist, saab määrata metallielemendi sisalduse proovis. AAS -il on kõrge tundlikkuse, hea selektiivsuse ja hõlpsa töö eelised.
2. Spektri skaneerimise meetod: spektri skaneerimise meetod määrab elementide sisalduse, mõõtes valguse neeldumist või emissiooni proovi erinevatel lainepikkustel. Tavaliselt kasutatavad spektri skaneerimise meetodid hõlmavad ultraviolett-nähtavat neeldumisspektroskoopiat (UV-vis), fluorestsentsspektroskoopiat ja aatomi emissioonispektroskoopiat (AES). Need meetodid saavad proovides mõõta neodüümi sisaldust, valides sobivad lainepikkused ja juhtimisinstrumendi parameetrid.
3. röntgenikiirguse fluorestsentsspektromeetria (XRF): röntgenfluorestsentsi spektromeetria on mittepurustav analüütiline meetod, mis sobib tahkete ainete, vedelike ja gaaside elementaarse sisalduse mõõtmiseks. See meetod määrab elementide sisalduse, eraldades iseloomuliku fluorestsentskiirguse pärast seda, kui proov on erutatud röntgenikiirguse tõttu ning mõõtes fluorestsentsi spektri piigi asendit ja intensiivsust. XRF -il on mitme elemendi kiire, tundliku ja samaaegse mõõtmise eelised.
4. induktiivselt ühendatud plasma massispektromeetria (ICP-MS): ICP-MS on väga tundlik analüütiline meetod, mis sobib jälgi ja ultra-treenitud elementide mõõtmiseks. See meetod määrab elementide sisalduse, teisendades proovi mõõdetavateks ioonideks, kasutades proovi ioniseerimiseks induktiivselt ühendatud plasma genereeritud kõrge temperatuuriga plasma, ja seejärel massispektromeetri abil massianalüüsiks. ICP-MS-il on äärmiselt kõrge tundlikkus, selektiivsus ja võime mõõta mitut elementi üheaegselt.
5. induktiivselt ühendatud plasma optilise emissiooni spektromeetria (ICP-OE-d): ICP-OE-de tööpõhimõte on kasutada ergastatud olekuaatomeid ja ioone kõrgete temperatuuriga plasmades, mis on genereeritud induktiivselt ühendatud plasma (ICP) abil üleminekuks ja eraldab spetsiifilisi spektriliini. . Kuna igal elemendil on erinev spektraaljooned, saab proovi elemendid kindlaks määrata, mõõtes neid spektraaljooni
Neid tuvastusmeetodeid saab valida vastavalt vajadusele, sõltuvalt proovi tüübist, vajaliku tuvastustundlikkuse ja analüütiliste tingimuste kohta. Praktilistes rakendustes saab uurimistöö või tööstusvajaduste põhjal valida kõige sobivama meetodi praseodüümi sisu määramiseks.
Aatomi neeldumismeetodi spetsiifiline rakendamine neodüümi elemendi mõõtmiseks
Elementide mõõtmisel on aatomi neeldumismeetodil kõrge täpsus ja tundlikkus, pakkudes tõhusaid vahendeid keemiliste omaduste, ühendikompositsiooni ja elementide sisalduse uurimiseks.
Järgmisena kasutasime neodüümi koguse mõõtmiseks aatomi neeldumist. Konkreetsed sammud on järgmised:
Valmistage testitav proov ette. Lahuseks mõõdetava proovi ettevalmistamiseks on järgneva mõõtmise hõlbustamiseks vaja kasutada segahapet seedimiseks.
Valige sobiv aatomi neeldumisspektromeeter. Valige sobiv aatomi neeldumisspektromeeter, mis põhineb mõõdetava proovi ja neodüümi sisalduse vahemik, mis tuleb mõõta.
Reguleerige aatomi neeldumisspektromeetri parameetreid. Mõõdetava elemendi ja instrumendimudeli kohaselt reguleerige aatomi neeldumisspektromeetri parameetreid, sealhulgas valgusallikas, atomizer, detektor jne.
Mõõda neodmiumi neeldumine. Testitatav proov asetatakse pihusti ja valgusallika kaudu eraldub konkreetse lainepikkuse kerge kiirgus. Mõõdetav neodüüm element neelab selle valguskiirguse ja annab energiataseme ülemineku. Neodmiumi neeldumist mõõdetakse detektoriga. Arvutage neodmiumi sisaldus. Neeldumise ja standardkõvera põhjal arvutati neodmiumielemendi sisaldus.
Ülaltoodud sisu kaudu saame selgelt mõista neodmiumi olulisust ja ainulaadsust. Üks haruldaste muldmetallide elementidena on neodüümiumis ainulaadsed füüsilised ja keemilised omadused, mis muudavad selle laialdaselt kaasaegses teaduses ja tehnoloogias. Alates magnetilistest materjalidest kuni optiliste instrumentideni, katalüüsist kosmoseni, mängib neodüüm võtmerolli. Ehkki neodüümi mõistmise ja rakenduste kohta on veel palju tundmatuid, on teaduse ja tehnoloogia pideva edenemise korral põhjust arvata, et saame tulevikus sügavamalt mõista neodüümi ja kasutada selle ainulaadseid omadusi inimühiskonna arengule kasu toomiseks. Tooge rohkem võimalusi ja õnnistusi.
Postiaeg: 10. detsember 20124