Tahukah Anda? Neodymium elemen ditemukan di Wina pada tahun 1885 oleh Karl Auer. Saat mempelajari amonium dinitrate tetrahydrate, orr memisahkan neodymium danPraseodymiumdari campuran neodymium dan praseodymium melalui analisis spektroskopi. Untuk memperingati penemuyttrium, ahli kimia Jerman Welsbach, Orr bernama Neodymium "Neodymium", berasal dari kata -kata Yunani" neos "yang berarti" baru "dan" didymos "yang berarti" kembar ".
Setelah Orr menemukan elemenNeodymium, ahli kimia lain skeptis terhadap penemuan ini. Namun, pada tahun 1925, sampel murni logam pertama diproduksi. Pada 1950 -an, Divisi Kimia Lindsay
Melakukan pemurnian komersial neodymium melalui metode pertukaran ion.
Untuk beberapa waktu setelah penemuan neodymium, itu tidak banyak digunakan. Namun, dengan pengembangan sains dan teknologi, unsur neodymium telah mulai digunakan di banyak bidang karena sifat fisik dan kimianya yang unik. Pada 1930-an, neodymium komersial digunakan sebagai pewarna kaca, dan kaca neodymium digunakan untuk membuat kaca berwarna kemerahan atau oranye.
Neodymiumtelah menarik banyak perhatian karena sifat fisik dan kimianya yang unik. Terutama dalam beberapa tahun terakhir, penerapanNeodymiumDi banyak bidang terus berkembang, dan nilainya menjadi semakin menonjol. Jadi, apa yang unik tentang Neodymium? Hari ini, mari kita mengungkap misteri Neodymium.
Bidang aplikasi elemen neodymium
1. Bahan Magnetik: Aplikasi neodymium yang paling umum adalah dalam pembuatan magnet permanen. Secara khusus, magnet boron besi neodymium (NDFEB) adalah di antara yang terkuat diketahuiMagnet permanen. Magnet ini banyak digunakan untuk mengkonversi dan menyimpan energi di perangkat seperti motor, generator, peralatan pencitraan resonansi magnetik, hard drive, speaker dan kendaraan listrik.
2. Paduan NDFEB: Selain digunakan dalam bahan magnet permanen, neodymium juga digunakan untuk membuat paduan NDFEB, yang merupakan bahan struktural berkekuatan tinggi yang digunakan untuk membuat mesin pesawat terbang,Suku cadang mobil dan bahan kinerja tinggi lainnya. Aplikasi Kekuatan.
3. Paduan Neodymium-Iron: Neodymium juga dapat paduan dengan zat besi untuk membuat bahan magnetik berkinerja tinggi, seperti pada aplikasi motor dan generator pada kendaraan listrik.
4. Perlakuan Air: Senyawa neodymium dapat digunakan dalam pengolahan air, terutama untuk menghilangkan fosfat dalam air limbah yang dimurnikan. Ini memiliki implikasi penting untuk perlindungan lingkungan dan manajemen sumber daya air.
5. Bubuk NDFEB: Neodymium memainkan peran penting dalam pembuatan bubuk NDFEB, yang digunakan dalam produksi magnet permanen.
6. Aplikasi Medis: Meskipun bukan area aplikasi utama, neodymium juga digunakan dalam beberapa peralatan medis, seperti mesin pencitraan resonansi magnetik (MRI).
7. Senyawa Neodymium: Senyawa neodymium juga digunakan dalam beberapa paduan dan katalis suhu tinggi.
Sifat magnetik dan kimia unik dari neodymium membuatnya banyak digunakan di banyak bidang, terutama dalam ilmu elektronik, energi dan bahan.
Sifat fisik neodymiumNeodymiumSimbol Kimia: ND, Nomor Atom: 60. Ini adalah elemen tanah jarang dengan serangkaian sifat fisik yang unik. Berikut ini adalah pengantar terperinci tentang sifat fisik neodymium:
1. Kepadatan: Kepadatan neodymium adalah sekitar 7,01 g/sentimeter kubik. Ini membuatnya lebih ringan daripada banyak elemen logam lainnya, tetapi masih relatif padat.
2. Titik meleleh dan mendidih: Titik leleh neodymium adalah sekitar 1024 derajat Celcius (1875 derajat Fahrenheit), sedangkan titik didih sekitar 3074 derajat Celcius (5565 derajat Fahrenheit). Ini menunjukkan bahwa neodymium memiliki titik peleburan dan didih yang relatif tinggi, membuatnya stabil di lingkungan suhu tinggi.
3. Struktur Kristal: Neodymium akan menunjukkan struktur kristal yang berbeda pada suhu yang berbeda. Pada suhu kamar, ia memiliki struktur heksagonal terdekat, tetapi perubahan pada struktur kubik yang berpusat pada tubuh ketika suhu dinaikkan menjadi sekitar 863 derajat Celcius.
4. Magnetisme:Neodymiumadalah paramagnetik pada suhu kamar, yang berarti tertarik pada medan magnet eksternal. Namun, ketika didinginkan hingga suhu yang sangat rendah (sekitar -253,2 derajat Celcius atau -423,8 derajat Fahrenheit), itu menjadi antiferromagnetik, menunjukkan sifat berlawanan magnetisme biasa.
5. Konduktivitas Listrik: Neodymium adalah konduktor listrik yang relatif buruk, dengan konduktivitas listrik yang rendah. Ini berarti bahwa itu bukan konduktor listrik yang baik dan tidak cocok untuk aplikasi seperti kabel elektronik.
6. Konduktivitas Termal: Neodymium juga memiliki konduktivitas termal yang relatif rendah, membuatnya tidak cocok untuk aplikasi konduktivitas termal.
7. Warna dan Kilau: Neodymium adalah logam putih perak dengan kilau logam yang cerah.
8. Radioaktivitas: Semua elemen tanah jarang memiliki beberapa radioaktivitas, tetapi neodymium sangat lemah radioaktif, sehingga risiko radiasi terhadap manusia sangat rendah.
Sifat fisik neodymium membuatnya berharga dalam aplikasi spesifik, terutama dalam pembuatan bahan feromagnetik dan paduan suhu tinggi. Sifat paramagnetik dan antiferromagnetiknya juga menjadikannya penting dalam studi bahan magnetik dan bahan kuantum.
Sifat kimia neodymium
Neodymium(Simbol Kimia: ND) adalah elemen tanah jarang dengan serangkaian sifat kimia khusus. Berikut ini adalah pengantar terperinci tentang sifat kimia neodymium:
1. Reaktivitas: Neodymium adalah jenis elemen tanah jarang yang relatif aktif. Di udara, neodymium bereaksi dengan cepat dengan oksigen untuk membentuk neodymium oksida. Ini membuat neodymium tidak dapat menjaga permukaannya tetap cerah pada suhu kamar dan akan teroksidasi dengan cepat.
2. Kelarutan: Neodymium dapat dilarutkan dalam beberapa asam, seperti asam nitrat pekat (HNO3) dan asam hidroklorat terkonsentrasi (HCl), tetapi kelarutannya dalam air rendah.
3. Senyawa: Neodymium dapat membentuk berbagai senyawa, biasanya dengan oksigen, halogen, sulfur dan elemen lainnya untuk membentuk senyawa, seperti oksida, sulfida, dll.
4. Keadaan oksidasi: Neodymium biasanya ada dalam keadaan oksidasi +3, yang merupakan keadaan oksidasi yang paling stabil. Namun, dalam kondisi tertentu, keadaan oksidasi +2 juga dapat dibentuk.
5. Formasi Paduan: Neodymium dapat membentuk paduan dengan elemen lain, terutama dengan logam seperti besi dan aluminium untuk membentuk paduan neodymium. Paduan ini sering memiliki aplikasi penting dalam bahan magnetik dan struktural.
6. Reaktivitas Kimia: Neodymium dapat berfungsi sebagai katalis atau berpartisipasi dalam proses reaksi dalam beberapa reaksi kimia, terutama di bidang paduan suhu tinggi dan ilmu material.
7. Properti pengoksidasi: Karena sifatnya yang relatif aktif, neodymium dapat bertindak sebagai zat pengoksidasi dalam beberapa reaksi kimia, menyebabkan zat lain kehilangan elektron.
Sifat kimia neodymium membuatnya memainkan peran penting dalam bidang aplikasi tertentu, terutama dalam bahan magnetik, paduan suhu tinggi dan penelitian ilmu material.
Sifat biologis neodymium
Penerapan neodymium di bidang biomedis relatif terbatas karena bukan elemen yang diperlukan dalam organisme hidup dan radioaktivitasnya lemah, membuatnya tidak cocok untuk pencitraan obat nuklir. Namun, ada beberapa bidang penelitian dan aplikasi yang melibatkan neodymium. Berikut ini adalah pengantar terperinci tentang sifat biomedis neodymium:
1. Magnetic Resonance Imaging (MRI) Agen Kontras: Meskipun bukan agen kontras klinis yang umum digunakan, neodymium dapat digunakan menyiapkan agen kontras MRI. Menggabungkan ion neodymium ke dalam struktur molekul spesifik dapat meningkatkan kontras gambar MRI, membuat jaringan atau lesi tertentu lebih mudah diamati. Aplikasi ini masih dalam tahap penelitian tetapi memiliki potensi untuk pencitraan biomedis.
2. Neodymium nanopartikel: Para peneliti telah mengembangkan nanopartikel berbasis neodymium yang dapat digunakan untuk pemberian obat dan pengobatan kanker. Nanopartikel ini dapat dimasukkan ke dalam tubuh dan kemudian melepaskan obat dalam sel penerima atau melakukan perawatan seperti terapi panas. Sifat magnetik dari partikel -partikel ini juga dapat digunakan untuk memandu dan memantau perjalanan perawatan.
3. Pengobatan Tumor: Meskipun bukan pengobatan langsung, penelitian menunjukkan bahwa magnet neodymium dapat digunakan bersama dengan perawatan lain, seperti terapi panas magnetik. Dalam metode ini, partikel magnet neodymium dimasukkan ke dalam tubuh dan kemudian dipanaskan di bawah pengaruh medan magnet eksternal untuk menghancurkan sel -sel tumor. Ini adalah perawatan eksperimental dan masih sedang dipelajari.
4. Alat Penelitian: Beberapa senyawa neodymium elemen dapat digunakan sebagai alat eksperimental dalam penelitian biomedis, seperti dalam studi sel dan biologi molekuler. Senyawa ini biasanya digunakan untuk mempelajari area seperti pengiriman obat, bioanalisis, dan pencitraan molekuler.
Perlu dicatat bahwa penerapan neodymium di bidang biomedis relatif baru dan masih dalam pengembangan dan penelitian yang berkelanjutan. Aplikasinya dibatasi oleh sifat langka dan sifat radioaktifnya dan memerlukan pertimbangan yang cermat. Saat menggunakan neodymium atau senyawanya, pedoman keamanan dan etika harus diikuti untuk memastikan bahwa mereka tidak memiliki efek negatif pada manusia dan lingkungan.
Distribusi alami neodymium
Neodymium adalah elemen tanah jarang yang relatif tersebar luas di alam. Berikut ini adalah pengantar terperinci untuk distribusi neodymium di alam:
1. Keberadaan di kerak bumi: Neodymium adalah salah satu elemen tanah jarang yang ada di kerak bumi, dan kelimpahannya sekitar 38 mg/kg. Ini membuat neodymium relatif berlimpah di kerak bumi, peringkat kedua di antara elemen tanah jarang, setelah cerium. Neodymium terjadi dalam kelimpahan yang jauh lebih tinggi daripada beberapa logam umum seperti tungsten, timah dan timah.
2. Dalam Mineral Bumi Jarang: Neodymium biasanya tidak ada dalam bentuk elemen bebas, tetapi dalam bentuk senyawa dalam mineral tanah jarang. Neodymium terkandung pada beberapa bijih bumi jarang utama seperti monasit dan bastnäsite. Neodymium dalam bijih ini dapat dipisahkan melalui proses peleburan dan ekstraksi untuk aplikasi komersial.
3. Dalam endapan logam yang mulia: Neodymium kadang -kadang dapat ditemukan dalam beberapa endapan logam yang mulia, seperti endapan emas, perak, tembaga dan uranium. Namun, biasanya ada dalam jumlah yang relatif kecil.
4. Air laut: Meskipun neodymium ada di air laut, konsentrasinya sangat rendah, biasanya hanya dalam tingkat mikrogram/liter. Oleh karena itu, mengekstraksi neodymium dari air laut umumnya bukan metode yang layak secara ekonomi.
Neodymium memiliki kelimpahan tertentu di kerak bumi, tetapi terutama ditemukan di mineral tanah jarang. Mengekstraksi dan mengisolasi neodymium sering membutuhkan proses peleburan dan pemurnian yang kompleks untuk memenuhi kebutuhan aplikasi komersial dan industri. Elemen -elemen bumi jarang seperti neodymium memainkan peran penting dalam teknologi dan industri modern, sehingga penelitian dan manajemen pasokan dan distribusi mereka sangat penting.
Penambangan, ekstraksi dan peleburan neodymium
Penambangan dan produksi neodymium adalah proses kompleks yang biasanya melibatkan langkah -langkah berikut:
1. Penambangan endapan tanah jarang: Neodymium terutama ditemukan pada bijih tanah jarang, seperti monasit dan bastnäsite. Penambangan bijih tanah jarang adalah langkah pertama dalam produksi neodymium. Ini melibatkan pencarian geologis, penambangan, penggalian dan ekstraksi bijih.
2. Pemrosesan bijih: Setelah bijih penambangan diekstraksi, ia perlu melalui serangkaian langkah pemrosesan fisik dan kimia untuk memisahkan dan mengekstraksi elemen tanah jarang, termasuk neodymium. Langkah -langkah perawatan ini dapat mencakup kominusi, penggilingan, pengapungan, pencucian asam dan pembubaran.
3. Pemisahan dan ekstraksi neodymium: Setelah pemrosesan bijih, bubur yang mengandung unsur -unsur tanah jarang biasanya membutuhkan pemisahan dan ekstraksi lebih lanjut. Ini biasanya melibatkan metode pemisahan kimia seperti ekstraksi pelarut atau pertukaran ion. Metode -metode ini memungkinkan berbagai elemen tanah jarang dipisahkan secara bertahap.
4. Pemurnian Neodymium: Setelah neodymium diisolasi, biasanya mengalami proses pemurnian lebih lanjut untuk menghilangkan kotoran dan meningkatkan kemurnian. Ini dapat mencakup metode seperti ekstraksi pelarut, reduksi dan elektrolisis.
5. Persiapan Paduan: Beberapa aplikasi neodymium memerlukan paduan dengan elemen logam lainnya, seperti besi, boron dan aluminium, untuk menyiapkan paduan neodymium untuk membuat bahan magnetik atau paduan suhu tinggi.
6. Persiapan menjadi Produk: Elemen neodymium dapat lebih lanjut digunakan untuk menyiapkan berbagai produk, seperti magnet, magnet permanen, agen kontras resonansi magnetik, nanopartikel, dll. Produk ini dapat digunakan dalam bidang sains elektronik, medis, energi dan bahan.
Penting untuk dicatat bahwa penambangan dan produksi elemen tanah jarang adalah proses yang kompleks yang sering membutuhkan standar lingkungan dan keselamatan yang ketat. Selain itu, rantai pasokan penambangan dan produksi elemen bumi jarang juga dipengaruhi oleh geopolitik dan fluktuasi pasar, sehingga produksi dan pasokan elemen tanah jarang telah menarik perhatian internasional.
Metode deteksi elemen neodymium
1. Spektrometri penyerapan atom (AAS): Spektrometri serapan atom adalah metode analisis kuantitatif yang umum digunakan, cocok untuk mengukur kandungan elemen logam. Dengan mengubah sampel yang akan diukur menjadi atom atau ion tunggal, mengiradiasi sampel dengan sumber cahaya dari panjang gelombang tertentu dan mengukur penyerapan cahaya, kandungan elemen logam dalam sampel dapat ditentukan. AAS memiliki keunggulan sensitivitas tinggi, selektivitas yang baik dan operasi yang mudah.
2. Metode Pemindaian Spektral: Metode pemindaian spektral menentukan kandungan elemen dengan mengukur penyerapan atau emisi cahaya pada panjang gelombang yang berbeda dari sampel. Metode pemindaian spektral yang umum digunakan termasuk spektroskopi serapan ultraviolet-terlihat (UV-VIS), spektroskopi fluoresensi, dan spektroskopi emisi atom (AES). Metode -metode ini dapat mengukur kandungan neodymium dalam sampel dengan memilih panjang gelombang yang sesuai dan mengontrol parameter instrumen.
3. X-ray Fluorescence Spectrometry (XRF): Spektrometri fluoresensi X-ray adalah metode analitik non-destruktif yang cocok untuk mengukur kandungan unsur dalam padatan, cairan dan gas. Metode ini menentukan kandungan elemen dengan memancarkan radiasi fluoresensi karakteristik setelah sampel tereksitasi dengan sinar-X, dan mengukur posisi puncak dan intensitas spektrum fluoresensi. XRF memiliki keunggulan pengukuran beberapa elemen yang cepat, sensitif dan simultan.
4. Spektrometri massa plasma yang digabungkan secara induktif (ICP-MS): ICP-MS adalah metode analitik yang sangat sensitif yang cocok untuk mengukur elemen jejak dan ultra-jejak. Metode ini menentukan konten elemen dengan mengonversi sampel yang akan diukur menjadi ion bermuatan, menggunakan plasma suhu tinggi yang dihasilkan oleh plasma yang digabungkan secara induktif untuk mengionisasi sampel, dan kemudian menggunakan spektrometer massa untuk analisis massa. ICP-MS memiliki sensitivitas yang sangat tinggi, selektivitas dan kemampuan untuk mengukur banyak elemen secara bersamaan.
5. Spektrometri emisi optik plasma yang digabungkan secara induktif (ICP-OES): Prinsip kerja ICP-OSE adalah menggunakan atom dan ion keadaan tereksitasi dalam plasma suhu tinggi yang dihasilkan oleh plasma yang digabungkan secara induktif (ICP) untuk transisi dan memancarkan baris spesifik spesifik. . Karena setiap elemen memiliki garis spektral yang berbeda, elemen dalam sampel dapat ditentukan dengan mengukur garis spektral ini
Metode deteksi ini dapat dipilih sesuai kebutuhan, tergantung pada jenis sampel, diperlukan sensitivitas deteksi dan kondisi analitik. Dalam aplikasi praktis, metode yang paling tepat dapat dipilih untuk menentukan konten praseodymium berdasarkan penelitian atau kebutuhan industri.
Aplikasi spesifik metode penyerapan atom untuk mengukur elemen neodymium
Dalam pengukuran elemen, metode penyerapan atom memiliki akurasi dan sensitivitas yang tinggi, memberikan cara yang efektif untuk mempelajari sifat kimia, komposisi senyawa dan kandungan elemen.
Selanjutnya, kami menggunakan penyerapan atom untuk mengukur jumlah neodymium. Langkah -langkah spesifiknya adalah sebagai berikut:
Siapkan sampel yang akan diuji. Untuk menyiapkan sampel yang akan diukur ke dalam larutan, umumnya perlu menggunakan asam campuran untuk pencernaan untuk memfasilitasi pengukuran selanjutnya.
Pilih spektrometer penyerapan atom yang sesuai. Pilih spektrometer penyerapan atom yang sesuai berdasarkan sifat -sifat sampel yang akan diukur dan kisaran kandungan neodymium yang perlu diukur.
Sesuaikan parameter spektrometer penyerapan atom. Menurut elemen yang akan diukur dan model instrumen, sesuaikan parameter spektrometer penyerapan atom, termasuk sumber cahaya, alat penyemprot, detektor, dll.
Ukur absorbansi neodymium. Sampel yang akan diuji ditempatkan dalam alat penyemprot, dan radiasi cahaya dari panjang gelombang tertentu dipancarkan melalui sumber cahaya. Elemen neodymium yang akan diukur akan menyerap radiasi cahaya ini dan menghasilkan transisi tingkat energi. Absorbansi neodymium diukur dengan detektor. Menghitung kandungan neodymium. Berdasarkan penyerapan dan kurva standar, kandungan elemen neodymium dihitung.
Melalui konten di atas, kita dapat dengan jelas memahami pentingnya dan keunikan neodymium. Sebagai salah satu elemen tanah jarang, neodymium memiliki sifat fisik dan kimia yang unik, yang membuatnya banyak digunakan dalam sains dan teknologi modern. Dari bahan magnetik hingga instrumen optik, dari katalisis hingga dirgantara, neodymium memainkan peran kunci. Meskipun masih banyak yang tidak diketahui tentang pemahaman dan aplikasi neodymium kami, dengan kemajuan sains dan teknologi yang berkelanjutan, kami memiliki alasan untuk percaya bahwa kami akan dapat memahami neodymium lebih dalam di masa depan dan menggunakan sifat -sifat uniknya untuk membawa manfaat bagi pengembangan masyarakat manusia. Datang ke lebih banyak peluang dan berkah.
Waktu posting: Des-10-2024