ธาตุ Magic Rare Earth: "ราชาแห่งแม่เหล็กถาวร" - นีโอไดเมียม

บาสนาไซต์

นีโอไดเมียม เลขอะตอม 60 น้ำหนักอะตอม 144.24 มีเนื้อหาในเปลือกโลก 0.00239% ส่วนใหญ่มีอยู่ในโมนาไซต์และบาสต์เนไซต์นีโอไดเมียมในธรรมชาติมีไอโซโทปอยู่เจ็ดไอโซโทป: นีโอไดเมียม 142, 143, 144, 145, 146, 148 และ 150 ซึ่งนีโอไดเมียม 142 มีปริมาณมากที่สุดด้วยการกำเนิดของเพราซีโอดิเมียม นีโอไดเมียมจึงเกิดขึ้นการมาถึงของนีโอไดเมียมช่วยกระตุ้นสนามธาตุหายากและมีบทบาทสำคัญในสนามแห่งนี้ และมีอิทธิพลต่อตลาดธาตุหายาก

การค้นพบนีโอไดเมียม

คาร์ล ออร์วอน เวลสบาค (ค.ศ. 1858-1929) ผู้ค้นพบนีโอไดเมียม

ในปี พ.ศ. 2428 นักเคมีชาวออสเตรีย Carl Orvon Welsbach Carl Auer von Welsbach ค้นพบนีโอไดเมียมในกรุงเวียนนาเขาแยกนีโอดิเมียมและเพราซีโอดิเมียมออกจากวัสดุนีโอไดเมียมแบบสมมาตรโดยการแยกและตกผลึกแอมโมเนียมไนเตรตเตตระไฮเดรตจากกรดไนตริก และในเวลาเดียวกันก็แยกออกด้วยการวิเคราะห์สเปกตรัม แต่ไม่ได้แยกออกในรูปแบบที่ค่อนข้างบริสุทธิ์จนกระทั่งปี 1925

ตั้งแต่ปี 1950 นีโอไดเมียมที่มีความบริสุทธิ์สูง (มากกว่า 99%) ส่วนใหญ่ได้มาจากกระบวนการแลกเปลี่ยนไอออนของโมนาไซด์โลหะนั้นได้มาจากการอิเล็กโทรไลต์เกลือเฮไลด์ของมันปัจจุบันนีโอดิเมียมส่วนใหญ่สกัดจาก (Ce, La, Nd, Pr) CO3F ใน basta Nathanite และบริสุทธิ์โดยการสกัดด้วยตัวทำละลายการทำให้บริสุทธิ์ด้วยการแลกเปลี่ยนไอออนสำรองที่มีความบริสุทธิ์สูงสุด (ปกติ > 99.99%) สำหรับการเตรียม เนื่องจากเป็นเรื่องยากที่จะขจัดร่องรอยสุดท้ายของเพราซีโอดิเมียมในยุคที่การผลิตขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีการตกผลึกแบบขั้นตอน แก้วนีโอไดเมียมรุ่นแรกที่ผลิตในช่วงทศวรรษที่ 1930 จึงมีสีม่วงที่บริสุทธิ์กว่า และโทนสีสีแดงหรือสีส้มมากกว่ารุ่นทันสมัย

โลหะนีโอดิเมียม

นีโอไดเมียมโลหะมีความแวววาวโลหะเงินสดใส จุดหลอมเหลว 1,024°C ความหนาแน่น 7.004 กรัม/ซม. และพาราแมกเนติกนีโอไดเมียมเป็นหนึ่งในโลหะหายากที่ออกซิไดซ์มากที่สุด ซึ่งจะเกิดปฏิกิริยาออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วและทำให้มืดลงในอากาศ จากนั้นก่อตัวเป็นชั้นออกไซด์แล้วลอกออก ทำให้โลหะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันเพิ่มเติมดังนั้นตัวอย่างนีโอไดเมียมที่มีขนาด 1 เซนติเมตรจะถูกออกซิไดซ์อย่างสมบูรณ์ภายในหนึ่งปีมันทำปฏิกิริยาช้าๆ ในน้ำเย็น และเร็วในน้ำร้อน

การกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์แบบนีโอไดเมียม

การกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์:

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

ประสิทธิภาพของเลเซอร์ของนีโอไดเมียมเกิดจากการเปลี่ยนผ่านของอิเล็กตรอนในวงโคจร 4f ระหว่างระดับพลังงานที่แตกต่างกันวัสดุเลเซอร์นี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการสื่อสาร การจัดเก็บข้อมูล การรักษาพยาบาล การตัดเฉือน ฯลฯ ในหมู่พวกเขา โกเมนอลูมิเนียมอิตเทรียม Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายด้วยประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม และแกโดลิเนียมแกโดลิเนียมเจือด้วย Nd สแกนเดียมแกลเลียมโกเมนที่มีสูงกว่า ประสิทธิภาพ.

การใช้นีโอไดเมียม

ผู้ใช้นีโอไดเมียมรายใหญ่ที่สุดคือวัสดุแม่เหล็กถาวร NdFeBแม่เหล็ก NdFeB ถูกเรียกว่า "ราชาแห่งแม่เหล็กถาวร" เนื่องจากมีผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เครื่องจักร และอุตสาหกรรมอื่นๆ เพื่อประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมFrancis Wall ศาสตราจารย์ด้านการขุดประยุกต์ที่ Cumberland School of Mining มหาวิทยาลัย Exeter สหราชอาณาจักร กล่าวว่า "ในแง่ของแม่เหล็ก ไม่มีอะไรจะแข่งขันกับนีโอไดเมียมได้จริงๆ การพัฒนา Alpha Magnetic Spectrometer ที่ประสบความสำเร็จบ่งชี้ว่าคุณสมบัติทางแม่เหล็ก ของแม่เหล็ก NdFeB ในจีนเข้าสู่ระดับโลกแล้ว

แม่เหล็กนีโอไดเมียมบนฮาร์ดดิสก์

นีโอไดเมียมสามารถนำไปใช้ทำเซรามิก แก้วสีม่วงสดใส ทับทิมเทียมในเลเซอร์ และแก้วพิเศษที่สามารถกรองรังสีอินฟราเรดได้ใช้ร่วมกับ praseodymium เพื่อทำแว่นตาสำหรับเป่าแก้ว

การเพิ่มนาโนนีโอไดเมียมออกไซด์ 1.5%~2.5% ลงในแมกนีเซียมหรือโลหะผสมอลูมิเนียมสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูง ความหนาแน่นของอากาศ และความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสม และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นวัสดุการบินและอวกาศสำหรับการบิน

โกเมนอะลูมิเนียมนาโนอิตเทรียมที่เจือด้วยนาโนนีโอดิเมียมออกไซด์จะผลิตลำแสงเลเซอร์คลื่นสั้น ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการเชื่อมและตัดวัสดุบางที่มีความหนาต่ำกว่า 10 มม. ในอุตสาหกรรม

แท่งเลเซอร์ Nd:YAG

ในการรักษาทางการแพทย์ เลเซอร์โกเมนอลูมิเนียมนาโนอิตเทรียมที่เจือด้วยนาโนนีโอไดเมียมออกไซด์ถูกนำมาใช้เพื่อลบแผลผ่าตัดหรือฆ่าเชื้อบาดแผลแทนการใช้มีดผ่าตัด

แก้วนีโอไดเมียมทำโดยการเติมนีโอไดเมียมออกไซด์ลงในแก้วละลายดอกลาเวนเดอร์มักจะปรากฏในแก้วนีโอไดเมียมภายใต้แสงแดดหรือหลอดไส้ แต่สีฟ้าอ่อนจะปรากฏภายใต้การส่องสว่างของหลอดฟลูออเรสเซนต์นีโอไดเมียมสามารถใช้แต่งเฉดสีแก้วที่ละเอียดอ่อน เช่น สีม่วงบริสุทธิ์ ไวน์แดง และสีเทาอบอุ่น

แก้วนีโอไดเมียม

ด้วยการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีและการขยายตัวและการขยายวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของธาตุหายาก นีโอไดเมียมจะมีพื้นที่การใช้งานที่กว้างขึ้น