Atomska masa neodimijuma. Neodimijum metal. Pogledajte šta je "neodimijum" u drugim rečnicima

Izolacija neodimijuma iz njegovog minerala dogodila se krajem 19. stoljeća. To je uradio hemičar njemačkog porijekla Karl Auer von Welsbach. Dugo vremena naučna zajednica nije pridavala dovoljan značaj ovom otkriću. Neodimijum se smatrao beskorisnim, neperspektivnim metalom. Jedino mjesto gdje je našla primjenu je proizvodnja silicija za upaljače.

Ali sve se promijenilo kada je čovječanstvo otkrilo načine za dobivanje energije fisijom atomskih jezgri. Nuklearnoj industriji su bili potrebni novi materijali, od kojih je jedan neodimijum. Koja svojstva su mu omogućila da se široko koristi u visoko naučnoj proizvodnji?

Physical Properties

Neodim je tipičan predstavnik rijetkih zemnih metala. Ima srebrno bijelu boju. Pripada grupi lantanida. U prirodnim uslovima javlja se u obliku 7 izotopa, od kojih su dva radioaktivna. Njihovo poluvrijeme je 14 dana.

Gustoća metalnog neodima je manja od gustoće konstrukcijskih čelika i iznosi 7007 kg/m3. Tačka topljenja 1024 ºS. Temperatura na kojoj metal počinje da ključa je 3050 ºS. Neodimijum ima visoku toplotnu provodljivost. Koeficijent toplotne provodljivosti je 13,5 W/m K.

Temperaturni koeficijent linearne ekspanzije jednak je 6,7 * 10-6 1 / C, tj. s povećanjem temperature za 1 stepen, metal će se proširiti za 6,7 ​​mikrona. Specifična otpornost na električnu struju 0,64 μOhm * m. Paramagnetski. Osjetljivost na magnetsko polje je 39,5 * 10-9 jedinica.

Hemijska svojstva

Neodimijum je element sa povećanom aktivnošću. Formira legure sa većinom trenutno poznatih metala.

Neodimijum ima jaka redukciona svojstva. Metal aktivno stupa u interakciju sa klorovodičnom, sumpornom, dušičnom i drugim kiselinama. Inertan na fluorovodonične i ortofosforne kiseline. Razlog za to leži u prisutnosti zaštitnog filma na površini neodima, koji se sastoji od rastvorljivih spojeva soli.

U zraku zasićenom vlagom, neodimijum je prekriven tankim hidroksidnim filmom. Na temperaturi većoj od 300 ºS počinje proces sagorijevanja. Kada se zagrije iznad 500 ºS, neodimij ulazi u kemijske reakcije s elementima kao što su vodonik, fosfor, ugljik, sumpor, dušik.

Mehanička svojstva

Posebnost neodimija je njegova visoka plastičnost. Youngov modul (elastičnost) je 37 GPa. Modul smicanja 13,5 GPa. Relativno izduženje u kompresiji je 40%, što je uporedivo sa bakrom.

Neodim se ne odlikuje visokim karakteristikama čvrstoće. Vlačna čvrstoća je 136 MPa, što je skoro 4 puta manje od čelika 45. Tvrdoća metalnog neodimijuma zavisi od količine nečistoća u njegovom sastavu. Elementi poput fosfora povećavaju njegovu vrijednost, ali istovremeno negativno utječu na snagu. Za čisti neodimijum, tvrdoća je 314 jedinica po Brinelovoj skali.

Tehnološka svojstva

Povećana plastičnost metala daje mu mogućnost upotrebe svih vrsta tople i hladne obrade pritiskom: štancanje, kovanje, utiskivanje itd. Neodimijumske kovane gotove su vrlo precizne zbog malog skupljanja metala.

Metal se može rezati. Zbog povećanog viskoziteta nije moguće postići velike brzine rezanja tokom obrade. One variraju unutar 40-60 m/s.

Metalni neodimijum ne menja svoje mehaničke karakteristike termičkom obradom. Ne zavariva. Djelomično zavarljiv.

Jedinjenja neodimijuma

Kao što je ranije spomenuto, neodimijum aktivno ulazi u kemijske veze s drugim elementima. Među njima se najčešće koriste u praksi:

• Neodimijum oksid je plavkasto-sivo jedinjenje sa gustinom od 7325 kg/m3. Vatrostalna. Tačka topljenja 2300 C. Ne rastvara se u lužini i vodi.
• Neodimijum fluorid je blijedo ružičasti kristal s tačkom topljenja od 1375 C.
• Neodimijum hlorid je ljubičasto-ružičasto jedinjenje sa gustinom od 4135 kg/m3. Razlikuje se po prilično niskoj tački topljenja 760 C. Dobro se otopi u vodi.

Aplikacija

Široka upotreba neodimija u proizvodnji ima dva glavna razloga:

• Široka rasprostranjenost u prirodi. Litosfera sadrži u prosjeku 2,5 grama po toni zemlje, a morska voda 0,02*1 mikrogram na 1000 litara. Njegov postotak na planeti je ispred metala poput zlata, nikla, aluminijuma i drugih.
• Relativno niske cijene.

U proizvodnji se razlikuju sljedeće metode korištenja ovog rijetkog zemnog metala:

• industrija stakla. Zajedno sa drugim rijetkim zemnim metalima, neodimijum je sastavni dio stakla koji mijenja boju ovisno o intenzitetu svjetlosti. Služi i kao komponenta "svjetlećeg" stakla koje se koristi u proizvodnji optičke opreme. Legure neodimijuma koriste se za proizvodnju naočara kako bi se osigurala sigurnost procesa zavarivanja. Razlog tome bila je sposobnost metala da apsorbira ultraljubičasto svjetlo. Neodimijum služi kao materijal za proizvodnju infracrvenih filtera koji se koriste u optičkoj opremi za astronome. Sposobnost neodimijskog stakla da spriječi prodor neutrona našla je svoju primjenu u proizvodnji zaštite za termonuklearne reaktore.
• U metalurškoj industriji neodim se koristi kao deoksidator čelika. Uvođenje neodimijuma u leguru nikla povećava njenu duktilnost za 30-40%, što omogućava obradu metala pritiskom. Legure magnezija legirane neodimijumom zadržavaju svoje mehaničke karakteristike na višim temperaturama. Titan koji sadrži niobij u sastavu ima bolju čvrstoću i otpornost na koroziju u odnosu na čisti metal.
• U nuklearnoj industriji metalni neodimijum se koristi za proizvodnju plutonija iz otopine uranij-pluton. Plutonijum se oslobađa mnogo brže u prisustvu neodimijumskih čestica, što omogućava da se izvrši njegovo jednolično izdvajanje iz tekućeg uranijuma. Osim toga, neodim povećava kvalitetne karakteristike uranijskog goriva.
• Većina modernih industrijskih magneta bazira se na spoju željezo-bor-neodim. U poređenju sa samarijum-kobalt magnetima, oni imaju veće vrednosti magnetne sile.
• Hemijska industrija koristi neodim kao katalizator u proizvodnji raznih vrsta polimera.
• Osim toga, služi kao sirovina za kristale laserskog emitera. Neodimijski laseri se aktivno koriste u plastičnoj kirurgiji za oblikovanje tijela.
• Koristi se kao konstrukcijski materijal u raketnoj i svemirskoj industriji. Neodimijski valjani metal je prazna ploča za dijelove instalirane na orbitalnim satelitima i svemirskim letjelicama.
• U elektronici se neodimijum koristi u proizvodnji katodnih cijevi, koje se odlikuju povećanom vrijednošću kontrasta boja.

NEODIM, Nd (lat. Neodymium; od grč. neos - novi i didymos - blizanac, blizanac * a. neodim; n. Neodym; f. neodim; i. neodimio), - hemijski element grupe III periodnog sistema Mendeljejeva , atomski broj 60, atomska masa 144,24, odnosi se na lantanoide. Prirodni neodimijum se sastoji od sedam izotopa - 142 Nd (27,07%), 143 Nd (12,17%), 144 Nd (23,78%), 145 Nd (8,3%), 146 Nd (17,22%), 148 Nd (1,70%) i 148 Nd (5,78%). Nd (5,67%). Izotop 144 Nd je slabo radioaktivan - T 1/2 = 5,10 15 godina. Postoji i 13 umjetnih izotopa i 3 nuklearna izomera neodimija. Otkrio 1885. godine austrijski hemičar K. Auer von Welsbach u obliku neodimijumske "zemlje" - neodimijum oksida.

U slobodnom stanju neodim je srebrno-bijeli metal, koji na temperaturama ispod 885 °C karakterizira heksagonalna zbijeno zbijena kristalna rešetka (a-Nd) (a = 0,36579 nm, c = 1,17992 nm), a na višim temperature - kubične (I-Nd). Gustina 7007 kg / m 3, topljenje t 1024 ° C, ključanje t 3030 ° C, toplotni kapacitet C ° p 27,4 J / (mol.K), električna otpornost 6.43.10 -3 (Ohm.m), temperaturni koeficijent linearne ekspanzije 8.6.10 -6 K -1 . Neodimijum karakteriše oksidaciono stanje od +3, rjeđe +2. Na zraku neodim brzo oksidira, reagira na sobnoj temperaturi s klorovodičnom, dušičnom i sumpornom kiselinom, a kada se zagrije - s halogenima. Većina neodimijumskih spojeva obojena je u različite boje - plava (oksid), lila (nitrat, karbonat), zelena (sulfid), plava (heksaborid) itd., koja se široko koristi u proizvodnji obojenih stakla. Prosječni sadržaj neodimijuma u zemljinoj kori iznosi 3,7,10 -3% po težini, a kisele stijene sadrže više neodimijuma (4,6,10 -3%) nego bazične (2,10 -3%) i sedimentne (2,3,103%). Kao i svi ostali lantanidi, neodimijum je prisutan u mnogim mineralima retkih zemalja - u ksenotimu YPO 4, monazitu (Ce, La) PO 4, ortitu (Ca, Ce) 2 (Al, Fe) 3. Si 3 O 12 (O, OH ) , bastnezit (Ce, La) (CO 3) F, loparit (Na, Ca, Ce) 2 (Ti, Nb) 2 O 6 itd. U geohemiji se široko koriste proučavanja izotopskog sastava neodimija, budući da se njegovih izotopa, 143 Nd, akumulira se tokom života minerala ili stijene kao rezultat a-raspada 147 Sm. U tom smislu, sadržaj izotopa 143Nd u mineralu ili stijeni je vrlo važna geohemijska karakteristika, koja u nekim slučajevima omogućava utvrđivanje genetskog odnosa pojedinih objekata i, ako je sadržaj izotopa 147Sm u njima istovremeno odlučni, da odrede njihovu starost. Neodim se dobija kalcijum-termalnom redukcijom njegovog trifluorida ili trihlorida, kao i elektrolizom taline neodimijum trihlorida. Da bi se neodim odvojio od drugih lantanida, široko se koriste metode ionsko-izmjenjivačke kromatografije. Neodimijum se koristi kao komponenta magnezijuma, aluminijuma i legura titanijuma, u staklarskoj industriji i proizvodnji laserskih materijala.

Neodim (Nd) je rijetki zemni metal, atomski broj 60, atomska masa 144,24, tačka topljenja 1024°C, gustina 6,9 g/cm3.
Ovaj element je dobio ime po dvije grčke riječi: neo-novi i dim - blizanac. Neodimijum je otkriven 1885. kada je didimijum, hipotetički element, razdvojen na prazeodim i neodimijum. U svom čistom obliku, dobijen je tek 1925. godine.
Sirovine za dobijanje neodimijuma su prirodni minerali loparit, eudijalit, hibinski apatit, bastnacit. Takođe se dobija iz Khibiny apatit fosfogipsa i Tomtor prirodnog koncentrata. U svim ovim mineralima i spojevima sadržan je u obliku oksida.

Neodimijum je metal srebrno-sive boje, lako oksidira na zraku, tvrdoća je niska. Sadrži sedam izotopa, od kojih su dva radioaktivna i imaju vrlo dugo vrijeme poluraspada. Umjetni radioizotopi neodimija su kratkog vijeka, s poluživotom do 12 dana. U prirodi ima dosta neodimijuma - u 1 toni minerala zemljine kore sadrži od 10 do 100 grama, što je mnogo više od njegovog blizanca, prazeodima. Općenito, postoji određena karakteristika distribucije lantanida u prirodi - ovi elementi s parnim atomskim brojevima češći su u zemljinoj kori nego s neparnim.

RECEIVING.

Prilikom odvajanja REM kompleksa, neodimijum se koncentrira u lakim lantanidima, a zatim oslobađa zajedno sa prazeodimijumom - ova mešavina se naziva didimijum, u skladu sa originalnim nazivom mešavine ovih elemenata. Neodimijum se dobija elektrolizom iz taline bezvodnih halogenida ili termičkom redukcijom kalcijuma. Talina koja sadrži neodimijum fluoride i kloride podvrgava se elektrolizi na 1000°C, katodne gustine struje 4,7 A/cm2, sa grafitnom anodom i katodom.

PRIMJENA.

Uvod

opšte karakteristike

Istorija otkrića

Prirodno obilje i prirodni izotopi

Potvrda

Physical Properties

Hemijska svojstva

Jedinjenja neodimijuma

Aplikacija

Zaključak

Književnost

Uvod

Među 110 poznatih hemijskih elemenata, postoji 14 elemenata blizanaca čija su svojstva slična jedni drugima, poput dvije kapi vode. To su takozvani elementi rijetkih zemalja, ili lantanidi. U periodičnom sistemu hemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva, oni se nalaze u jednoj ćeliji. Razlog ovakvog rasporeda rijetkih zemljanih elemenata je posebnost njihove elektronske strukture i, kao rezultat, izuzetno bliskost njihovih svojstava.

Dugo su se ovi elementi smatrali rijetkima. Tek su istraživanja poslednjih decenija pokazala da ih u zemljinoj kori ima više, mnogo više od metala kao što su olovo, živa i zlato, poznatih ljudima od davnina. Lantanidi su smatrani neperspektivnim za praksu. Izrada kremena za upaljače bila je njihova glavna upotreba.

Razvoj tehnologije, uglavnom nuklearne, zahtijevao je nove materijale sa širokim spektrom svojstava. Naučnici i inženjeri su svoju pažnju usmjerili na elemente rijetke zemlje. Sada su oni jedan od najvažnijih materijala nove tehnologije. Od svemirskih raketa do droge - takav je raspon njihove primjene.

Stoga je vrlo važno proučiti njihova pojedinačna svojstva i tražiti nove primjene.

opšte karakteristike

Neodimijum (od grčkog neos - novi i didymos - blizanac, blizanac) je hemijski element grupe III 6. perioda periodnog sistema hemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva, pripada retkim zemnim elementima - lantanidi.

Osnovne konstante i svojstva neodimija:

Atomski broj 60 Atomska masa 144,24 Broj poznatih izotopa 24 Broj prirodnih izotopa 7 Gustina molekula Nd, g/cm 37.008 atomske školjke4f46s2Atomski radijus, pm182Kovalentni poluprečnik, pm164Jonski radijus, pm164Ionski radijus,pm103+C.

Istorija otkrića

U srednjem vijeku alhemičari su identificirali grupu supstanci koje su bile gotovo netopive u vodi i kiselinama (iz kiselih otopina se nisu oslobađali mjehurići plina), nisu se mijenjali pri zagrijavanju, nisu se topili i imale su alkalni karakter. Takve supstance su dobile uobičajeno ime zemljište .

1787. godine, poručnik švedske vojske Karl Arrhenius otkrio je nepoznati mineral u napuštenom kamenolomu u blizini grada Ytterby, koji je kasnije dobio ime po gradu u kojem je pronađen, ytterbite. Johan Gadolin je 1794. analizirao iterbit i pokazao da ovaj mineral, pored oksida berilijuma, silicijuma i gvožđa, sadrži 38% oksida nepoznatog elementa. novo zemlja Axel Exberg 1797. imenovan itrijum , odgovarajući element je itrijum. Otprilike u isto vrijeme, različite grupe istraživača proučavale su još jedan mineral - ohroit (Ln2o3 xSiO2 yH2O, gdje je Ln lantanid), a 1803. godine, gotovo istovremeno i nezavisno jedan od drugog, Martin Klaproth i J. Berzelius sa W. Hisingerom izolovali su iz to zemlja , koji je dobio ime cerijum , element je cerij, a mineral okrit je preimenovan u cerit. Otkriće prvog lantanidnog elementa, cerija i njegovog relativno - itrijum - najturbulentniji dio prve etape istorije rijetkih zemljanih elemenata. Od ova dva zemljišta protezao dugačak lanac lažnih i istinitih otkrića novih elemenata.

Godine 1839. Carl Mossander, proučavajući cerij nitrat, otkrio je primjesu nepoznatog elementa u njemu. Nakon što ga je pregledao, došao je do zaključka da se radi o novom zemljište i on ju je pozvao lantan , a element je lantan. 1841. K. Mossander izdvaja iz novog zemljište još jedan. Vrlo je ličila zemlja lantana , pa je element koji mu odgovara nazvan didim - od grčke riječi didymos - duplo , ili duplo .

Godine 1878. francuski hemičar M. Delyafontaine otkrio je heterogenost didimijuma, a 1879. L. Boisbaudran je izolovao frakciju iz njega, odgovarajući element je nazvan samarijum, a didimijum je i dalje bio naveden kao element. Ali 1885. godine austrijski hemičar Carl Auer von Welsbach razdvojio je didimijum na dva elementa. Da bi to učinio, koristio je metodu frakcijske kristalizacije dvostrukih amonijevih soli: jedna frakcija je uključivala zelene soli (odgovarale su blijedozelenom oksidu), druga - ljubičaste do crvene soli (odgovarale su sivkasto-plavom oksidu). Element koji daje zelene soli nazvao je prazeodimijumom, a drugi element neodimijumom (tj. novim didimijumom). U obliku metala, neodimijum je dobila grupa njemačkih naučnika predvođena W. Mutmannom 1902. godine.

Prirodno obilje i prirodni izotopi

Neodim je drugi najčešći među svim lantanidima. U zemljinoj kori ga ima čak više od samog lantana - 2,5 * 10-3 i 1,8 * 10-3% po težini, respektivno, morska voda sadrži 9,2 * 10-6 mg / l. Neodim formira sopstveni mineral - ešinit, gde ga ima više od ostalih lantanida i njihovih satelita - torija, tantala, niobija, zemnoalkalnih metala.

Prirodni neodimijum je mešavina sedam izotopa sa masenim brojevima: 142 (27,11%), 143 (12,17%), 144 (23,85%), 145 (8,30%), 146 (17,22%), 148 (5,73%), 150 ( 5,62%). Za izotope se primjećuje geohemijski zakon: u prirodi je sadržaj izotopa s parnim masenim brojem veći od onog susjednog s neparnim. Drugi najzastupljeniji izotop je 144Nd α- radioaktivan s vremenom poluraspada od 2,4 * 1015 godina. Od umjetno dobivenih radioaktivnih izotopa (ima ih desetak), samo jedan 147Nd može poslužiti kao radioaktivni tragač. Emituje β-, γ- zraka i ima poluživot od 11,1 dan. Svi ostali izotopi neodimija su vrlo kratkog vijeka.

Potvrda

Minerali rijetkih zemalja su složenog sastava i od njih je vrlo teško izdvojiti sadržane elemente. Ali još je teže odvojiti mješavinu rijetkih zemnih elemenata. Najstarije, klasične metode separacije su: frakciona, frakciona kristalizacija i frakciona bazična precipitacija. Trenutno se razvijaju nove metode: hromatografija (jonska izmjena) i ekstrakcija organskim rastvaračima.

Prilikom odvajanja rijetkih zemnih elemenata, neodimijum se koncentrira zajedno sa lakim lantanidima (podgrupa cerija) i oslobađa se zajedno s prazeodimijem, takva mješavina prazeodimija i neodima naziva se didimijum. Zatim se neodimijum pročišćava od nečistoća jonskom izmjenom (pomoću etilendiamintetraoctene kiseline ili upotrebom Cu-smole) ili odvajanjem od mješavine klorida.

Metalni neodim se dobija iz bezvodnih halogenida elektrolizom njihove taline, u prisustvu litijuma, kalijuma, kalcijuma, barijum halogenida:

NdCl3 (rastop) → 2Nd + 3Cl2

Kao i termička redukcija neodimijum (III) oksida sa kalcijumom:

2O3 + 3Ca → 2Nd + 3CaO.

Physical Properties

Neodim je, kao i svi lantanidi, prelazni f-element, jer se povećanjem nuklearnog naboja sa 57 na 71 popunjava 4f-podnivo. Zbog toga lantanidi imaju izuzetno slična svojstva jedni drugima.

Neodim je tipičan metal srebrno bijele boje. Njegova boja povezana je s prisustvom oksidnog filma na njegovoj površini. Neodim je duktilan, vatrostalan, savitljiv, ali relativno niske tvrdoće metal koji se lako može obraditi. Ima paramagnetna svojstva, koja se objašnjavaju prisustvom nekompletnog 4f podnivoa, koji ima visoku magnetnu aktivnost.

Hemijska svojstva

Neodim je aktivan metal, sličan lantanu po svom reakcijskom ponašanju. U vlažnom zraku prekriven je oksidno-hidroksidnim filmom.

Nd + 6H2O + 3O2 → 4Nd(OH)3.

Neodim se pasivizira u hladnoj vodi, ne reagira sa alkalijama i etanolom, ali stupa u interakciju s vodom kada se zagrije:

Nd + 6H2O (horizontalno) → 2Nd(OH)3↓ + 3H2

Neodim je jako redukciono sredstvo, burno reaguje sa kiselinama:

Nd + 6HCl (razlaganje) → 2NdCl3 + 3H2

Nd + 6 HNO3 (konc.) → Nd(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O.

U fluorovodoničnoj i ortofosfornoj kiselini neodim je stabilan, jer je prekriven zaštitnim filmom od netopivih soli.

Na 300°C gori na zraku:

Nd + 3O2 → 2Nd2O3.

Reaguje sa halogenima

sa hlorom (na 300°C):

Nd + 3Cl2 → 2NdCl3

A kada se zagrije, stupa u interakciju s dušikom, sumporom, ugljikom, silicijumom, fosforom, vodonikom

sa sumporom (na 500-800oS):

Nd + 3S → Nd2S3

sa dušičnim oksidom (IV):

6NO2 → 3NO + Nd(NO3)3

sa vodonikom (na 300°C):

Nd + 3H2 → 2NdH3.

Sa većinom metala daje legure.

Jedinjenja neodimijuma

Neodim u jedinjenjima pokazuje samo jedno oksidaciono stanje +3, po njemu su poznata brojna binarna jedinjenja i različite soli. Boja njegovih jedinjenja nije ista: Nd2O3 oksid je plavkasto-ljubičast, nitrati i hloridi su lila, NdF3 fluorid je svijetloružičast, NdBr3 bromid je ljubičasti, NdI3 jodid je zelen, Nd2S3 sulfid je tamnozeleni, NdC karbid je smeđi, NdB6 heksaborid je plav, itd.

Neodimijum(III) oksid Nd2O3

Tačka topljenja neodimijum oksida je 2320°C, tačka ključanja je 4300°C, gustina je 7,327 g/cm3. Neodimijum oksid se dobija razgradnjom nitrata, oksalata i drugih neodimijumovih soli na vazduhu na 800-1000°C:

Nd(NO3)3 → Nd2O3 + 3N2O5

To su plavičasto-ljubičasti kristali, nerastvorljivi u vodi i alkalijama. Neodim oksid pokazuje slabo bazična svojstva i otapa se u kiselinama:

2O3 + 6HCl → 2NdCl3 + 3H2O.

U interakciji sa oksidima alkalnih metala, pokazuje neka amfoterna svojstva:

O3 + Na2O → 2NaNdO2.

Blijedo ružičasti kristali, nerastvorljivi u vodi. Tačka topljenja fluorida je 1377°C, tačka ključanja je 2300°C. Neodimijum fluorid se dobija reakcijom neodimijum oksida sa fluorovodikom na 700°C:

rijetka zemlja neodimijum spoj

Nd2O3 + 6HF → 2NdF3 + 3H2O.

Neodimijum (III) hlorid NdCl3

Ružičasto-ljubičasti higroskopni kristali, rastvorljivi u vodi. Tačka topljenja hlorida je 758°C, tačka ključanja je 1690°C, gustina je 4,134 g/cm3.

Neodimijum hlorid se dobija reakcijom mešavine hlora i ugljen-tetrahlorida sa neodimijum oksidom ili oksalatom na temperaturama iznad 200°C.

Kada je u interakciji sa bromovodikom i jodidom vodika, neodimijum hlorid se lako transformiše u odgovarajući halogenid i može formirati hidrate. Bezvodni hlorid se koristi za dobijanje metalnog neodimija metalotermnom metodom.

Neodimijum (III) hidroksid Nd(OH)3

Kada se otopine alkalija dodaju soli neodimija, talože se ili bazične soli ili hidroksid:

(NO3)3 + 2KOH → Nd(OH)2NO3 + 2KNO3(NO3)3 + 3KOH → Nd(OH)3↓ + 3KNO3.

Neodimijum hidroksid je nerastvorljiv i slabo bazičan. Stoga se ne otapa u razrijeđenim alkalijama, ali se lako otapa u kiselinama stvarajući soli. U koncentriranim alkalnim otopinama, iako do rastvaranja dolazi sa stvaranjem soli tipa MNdO2, te soli se odmah hidroliziraju vodom. Posljedično, neodimijum hidroksid je slabo amfoterno jedinjenje sa oštrom dominacijom bazičnih svojstava.

Kompleksna jedinjenja neodimija

Neodimijum je sposoban da formira kompleksna jedinjenja. Koordinacioni brojevi su 6-12, to se objašnjava učešćem f-orbitala u formiranju veza. Neodim formira stabilna kompleksna jedinjenja sa polidentatnim ligandima. Kompleksacija s monodentatnim ligandima nije karakteristična za neodim.

U topljenju neodimijum formira Na3 heksafluorid. U vodenim rastvorima formira stabilne komplekse sa neorganskim i organskim anionima (ligandi).

Neodimijum takođe karakteriše stvaranje kristalnih hidrata. Joni Nd3+ u vodenim rastvorima su hidrirani i pokazuju koordinacioni broj 9, au čvrstim hidratisanim solima izolovanim iz vodenih rastvora do 10-12. Visok koordinacioni broj je takođe povezan sa prisustvom nepopunjenog 4f podnivoa, koji još uvek ima mnogo slobodnih mesta.

Aplikacija

Neodim ima prilično široku praktičnu primjenu, jer je pristupačan i jeftin.

U prirodnoj mešavini sa prazeodimijumom (didimom) koristi se u proizvodnji naočara za naočare koje blokiraju ultraljubičaste zrake, što je posebno važno za zavarivače, metalurge, puhače (žuti natrijevi zraci posebno su sjajni pri zavarivanju stakla) itd. sa 4,3 % dodatka neodimijum oksida imaju aleksandritski efekat . Neodimijumsko staklo može da promeni boju u zavisnosti od osvetljenja. Koristi se za izradu prekrasnih vaza i umjetničkih djela, jer visoke koncentracije neodimijum oksida daju staklu jarkocrvenu nijansu. Neodimijumsko staklo se takođe koristi u laserskoj tehnologiji. Ion Nd3+ proizvodi lasersko zračenje u infracrvenom području spektra. Za specijalna stakla dobija se neodimijum oksid izuzetno visoke čistoće - 99,996%.

Neodimijum oksid ima kompleks odličnih fizičkih i hemijskih svojstava i prilično je pristupačan. Nalazi važnu upotrebu u električnim uređajima kao dielektrik, koji ima minimalni koeficijent toplinskog širenja.

Sam neodimijum se dosta koristi. Bolje od ostalih lantanida utječe na svojstva legura magnezija, aluminija i titana, povećava njihovu čvrstoću i otpornost na toplinu.

Razlozi za učinkovito djelovanje neodima na legure magnezija:

1.Neodimijum ima maksimalnu rastvorljivost u magnezijumu, što doprinosi najvećem efektu ojačanja legure kao rezultat termičke obrade.

2.Brzina difuzije neodimijuma u magnezijumu je najniža u odnosu na druge proučavane metale retkih zemalja - to je razlog niže stope omekšavanja legure na povišenim temperaturama, a samim tim i veće toplotne otpornosti.

Dodatak 5% neodimijuma aluminijumu povećava tvrdoću i vlačnu čvrstoću legure sa 5 na 10 kg/mm2. Između ovih elemenata u talini postoji hemijska interakcija sa formiranjem intermetalnih jedinjenja neodimijum NdAl2 i NdAl4. Dodatak 1% neodimijuma titanijumu povećava vlačnu čvrstoću na 48-50 kg/mm2 (za čisti titanijum je 32 kg/mm2), dok isti dodatak cerijuma povećava samo na 38-40 kg/mm2.

Neodim se takođe koristi u laserskoj tehnologiji. Koncentracija jona Nd3+ u staklima dizajniranim za ovu svrhu dostiže 6%. Naočale koje se koriste kao laserski materijali imaju dvije neosporne prednosti: visoku koncentraciju aktivnih čestica i mogućnost proizvodnje aktivnih elemenata velikih dimenzija. Komponente ovakvih naočara posebno se pažljivo čiste od nečistoća bakra, gvožđa, nikla, kobalta, kao i retkih zemnih metala - samarija, disprozijuma i prazeodijuma.

Itrijum aluminijski granati aktivirani neodimijumom također se široko koriste kao laserski materijali. Neodimijski laseri se koriste u eksperimentima kontrolirane termonuklearne fuzije. Snažni neodimijumski laseri obećavaju kao jedan od važnih elemenata satelitskih komunikacija.

Zaključak

Nedavno su se područja praktične primjene lantanida, uključujući neodimijum, značajno proširila. Element sa serijskim brojem 60 ima kompleks jedinstvenih svojstava, stoga se široko koristi u inženjerstvu, metalurgiji, staklu, keramičkoj i drugim industrijama.

Ali postoje dva faktora koji ometaju širenje opsega primjene neodimijuma i drugih rijetkih zemnih elemenata: visoka cijena njihovih čistih preparata i nedostatak znanja o pojedinačnim svojstvima, što otežava njihovu primjenu u praksi. Stoga je u ovom trenutku potrebno aktivno proučavati svojstva lantanida i, moguće, u narednim godinama će se otkriti novi neočekivani načini njihove primjene.

Bibliografija

1.Shalinets A. B. Glasnici atomskog doba. Elementi grupe III periodnog sistema D. I. Mendeljejeva. Studentska pomoć. - M., Obrazovanje , 1975. - 192 str.

.Popularna biblioteka hemijskih elemenata: U 2 knjige. / [Komp. V. V. Stanzo, M. B. Chernenko]. - 3. izd., Rev. i dodatne - M.: Nauka, 1983.

.Book. 2. Srebro - Nilsborium i dalje. 1983. - 572 str.

.Reakcije neorganskih supstanci: priručnik / R. A. Lidin, V. A. Molochko, L. L. Andreeva; ed. R. A. Lidina. - 2. izd., revidirano. i dodatne - M.: Drfa, 2007. - 637 str.

.Konstante neorganskih supstanci: referentna knjiga / R. A. Lidin, V. A. Molochko, L. L. Andreeva; ed. R. A. Lidina. - 2. izd., revidirano. i dodatne - M.: Drfa, 2006. - 685 str.

.Trifonov D.N. Rijetki zemljani elementi. - M., 1960. - 134 str.

.Akhmetov N. S. Opća i neorganska hemija. Proc. za univerzitete. - 4. izdanje, Rev. - M.: Više. škola, ur. Centar Akademija, 2001. - 743 str., ilustr.

neodimijum neodimijum

(lat. Neodymium), hemijski element III grupe periodnog sistema, pripada lantanidima. Ime od grčkog néos - novi i dídymos - blizanac (praseodymium) povezano je sa istorijom otkrića. Metal; gustina 6,908 g/cm 3, t pl 1016°C. Komponenta legura (na primjer, sa Mg, Al ili Ti) za proizvodnju aviona i raketa, laserski materijali.

neodimijum

NEODIM (lat. Neodimium), Nd (čitaj "neodimijum"), hemijski element sa atomskim brojem 60, atomska masa 144,24. Sastoji se od pet izotopa 142Nd (27,07%), 143Nd (12,17%), 145Nd (8,30%), 146Nd (17,22%) i 148Nd (5,78%) i radioaktivnih izotopa 144 Nd (23,78%) T 1/2 = 5,10 15 godina) i 150 Nd (5,67%, poluživot T 1/2 = 2,10 15 godina). Konfiguracija vanjskih elektronskih slojeva 4 s 2 str 6 d 10 f 4 5s 2 str 6 6s 2 . Oksidaciona stanja u jedinjenjima su +3 (valencija III), rjeđe +4 i +2 (valence IV i II).
Odnosi se na rijetke zemne elemente (cerijeva podgrupa lantanida). Nalazi se u grupi III B u 6. periodu periodnog sistema.
Radijus neutralnog atoma je 0,182 nm, poluprečnik iona Lu 3+ je 0,112-0,141 nm, jona Nd 2+ je 0,143-0,149 nm. Energije jonizacije 5,49, 10,72, 22,1, 40,41 eV. Elektronegativnost prema Paulingu (cm. PAULING Linus) 1,07.
Istorija otkrića
Neodimijum je 1885. godine otkrio austrijski hemičar C. Auer von Welsbach (cm. AUER von WELSSBACH Carl), koji je ustanovio da je 1839. otkrio francuski hemičar C. G. Mosander (cm. MOSANDER Carl Gustav) element didimijum je zapravo mešavina dva elementa sa sličnim fizičkim i hemijskim svojstvima, kojima je dao imena neodim i prazeodim (cm. PRASEODIM). Povijest otkrića neodimijuma ogleda se u njegovom nazivu (od grčkog neos - novi i didymos - dvostruki).
Biti u prirodi
Neodimijum je jedan od najčešćih elemenata retkih zemalja. Njegov sadržaj u zemljinoj kori iznosi 2,5 10 -3%, u morskoj vodi 9,2 10 -6 mg/l. Uključeno u minerale bastnezit (cm. BASTNEZIT), monazit (cm. MONACITE) i loparit (cm. LOPARIT).
Potvrda
Prilikom odvajanja rijetkih zemnih elemenata, neodimijum se koncentriše zajedno sa lakim lantanidima i oslobađa se zajedno sa prazeodimijumom. Dalje odvajanje se vrši ionskom hromatografijom ili ekstrakcijskim metodama. Neodimijum metal se dobija elektrolizom taline neodimijum hlorida ili fluorida NdF 3 , NdCl 3 .
Fizička i hemijska svojstva
Neodimijum je metal svetlo sive boje. Ispod 885°C, a-modifikacija sa heksagonalnom rešetkom tipa lantana je stabilna, a= 0,36579 nm i c = 1,17002 nm, iznad 885°C i do tačke topljenja od 1016°C - b-modifikacija sa a-Fe-tipom kubične rešetke. Tačka ključanja 3027°C, a-Nd gustina 6,908 kg/dm 3 .
Neodim je manje otporan na oksidaciju od teških lantanida. Kada se zagrije na zraku, brzo oksidira, formirajući Nd 2 O 3 oksid. Burno reaguje sa kipućom vodom oslobađajući vodik i formirajući Nd (OH) 3 hidroksid:
2Nd + 6H 2 O \u003d 3Nd (OH) 3 + 3H 2
Kada se zagrije, reagira s halogenima, dušikom, vodonikom, sumporom i drugim nemetalima. Burno reaguje sa mineralnim kiselinama.
Oksid Nd 2 O 3 ima osnovna svojstva, odgovara bazi Nd (OH) 3 srednje jačine. U vodi rastvorljive soli neodimija uključuju hlorid, nitrat, acetat i sulfat, a slabo rastvorljive soli uključuju oksalat, fluor, karbonat i fosfat.
Aplikacija
Neodim - komponenta mismetala, lakih legura sa magnezijumom (cm. MAGNEZIJUM) i aluminijum. (cm. ALUMINIJ) Legura neodimijuma, gvožđa (cm. GVOŽĐE) i bor (cm. BOR (hemijski element)) koristi se za izradu trajnih magneta. Oksid i fosfat neodimija - pigment pri kuhanju stakla u boji, keramike. Neodimijum oksid Nd 2 O 3 koristi se u topljenju neodimijum stakla (laserski materijal), služi kao aditiv u proizvodnji itrij-aluminijumskih granata.

enciklopedijski rječnik. 2009 .

Sinonimi:

Pogledajte šta je "neodim" u drugim rječnicima:

- (Neodimijum), Nd, hemijski element III grupe periodnog sistema, atomski broj 60, atomska masa 144,24; odnosi se na rijetke zemne elemente; metal. Neodim je prvi nabavio austrijski hemičar K. Auer von Welsbach 1885. Moderna enciklopedija

neodimijum- (Neodimijum), Nd, hemijski element III grupe periodnog sistema, atomski broj 60, atomska masa 144,24; odnosi se na rijetke zemne elemente; metal. Neodimijum je prvi nabavio austrijski hemičar C. Auer von Welsbach 1885. ... Ilustrovani enciklopedijski rječnik

- (lat. Neodymium) Nd, hemijski element III grupe periodnog sistema, atomski broj 60, atomska masa 144,24, pripada lantanidima. Ime od grčkog neos new i didymos twin (praseodymium) povezano je sa istorijom otkrića. Metal;… … Veliki enciklopedijski rječnik

- (simbol Nd), srebrno-žuti hemijski element, metal, pripada lantanidima. Prvi put je izolovan u obliku oksida 1885. Čisti metal je dobijen 1925. Nalazi se uglavnom u naslagama monazita i bastnazita. Naučno-tehnički enciklopedijski rečnik