Masa atomică de neodim. Neodim metalic. Vezi ce este „neodim” în alte dicționare

Izolarea neodimului de mineralul său a avut loc la sfârșitul secolului al XIX-lea. Acest lucru a fost făcut de un chimist de origine germană Karl Auer von Welsbach. Multă vreme, comunitatea științifică nu a acordat importanța cuvenită acestei descoperiri. Neodimul era considerat metal inutil, nepromițător. Singurul loc unde a găsit aplicație este fabricarea de siliciu pentru brichete.

Dar totul s-a schimbat când omenirea a descoperit căi de a obține energie prin fisiunea nucleelor atomice. Industria nucleară avea nevoie de noi materiale, dintre care unul era neodim. Ce proprietăți i-au permis să fie utilizat pe scară largă în producția înalt științifică?

Proprietăți fizice

Neodimul este un reprezentant tipic al metalelor pământurilor rare. Are o culoare alb argintiu. Aparține grupului lantanidelor. În condiții naturale, apare sub formă de 7 izotopi, dintre care doi sunt radioactivi. Timpul lor de înjumătățire este de 14 zile.

Densitatea neodimului metalic este mai mică decât cea a oțelurilor de structură și este egală cu 7007 kg/m3. Punct de topire 1024 ºС. Temperatura la care metalul începe să fiarbă este de 3050 ºС. Neodimul are o conductivitate termică ridicată. Coeficientul de conductivitate termică este de 13,5 W/m K.

Coeficientul de temperatură al expansiunii liniare este egal cu 6,7 * 10-6 1 / C, adică. cu o creștere a temperaturii cu 1 grad, metalul se va extinde cu 6,7 microni. Rezistenta specifica la curent electric 0,64 μOhm * m. Paramagnetic. Susceptibilitatea la câmpul magnetic este de 39,5 * 10-9 unități.

Proprietăți chimice

Neodimul este un element cu activitate crescută. Formează aliaje cu majoritatea metalelor cunoscute în prezent.

Neodim metalul are proprietăți reducătoare puternice. Metalul interacționează activ cu acizi clorhidric, sulfuric, nitric și alți acizi. Inert la acizii fluorhidric și ortofosforic. Motivul pentru aceasta constă în prezența unei pelicule protectoare pe suprafața de neodim, constând din compuși de sare solubile.

În aerul saturat cu umiditate, neodimul este acoperit cu o peliculă subțire de hidroxid. La o temperatură mai mare de 300 ºС, începe procesul de ardere. Când este încălzit peste 500 ºС, neodimul intră în reacții chimice cu elemente precum hidrogen, fosfor, carbon, sulf, azot.

Proprietăți mecanice

O caracteristică distinctivă a neodimului este plasticitatea sa ridicată. Modulul Young (elasticitatea) este de 37 GPa. Modul de forfecare 13,5 GPa. Alungirea relativă la compresie este de 40%, ceea ce este comparabil cu cea a cuprului.

Neodimul nu se distinge prin caracteristici de rezistență ridicată. Rezistența la tracțiune este de 136 MPa, care este de aproape 4 ori mai mică decât cea a oțelului 45. Duritatea neodimului metalic depinde de cantitatea de impurități din compoziția sa. Elemente precum fosforul își măresc valoarea, dar în același timp afectează negativ rezistența. Pentru neodim pur, duritatea este de 314 unități pe scara Brinell.

Proprietăți tehnologice

Ductilitatea crescută a metalului face posibilă utilizarea tuturor tipurilor de prelucrare la cald și la rece prin presiune: ștanțare, forjare, gofrare etc. Semifabricatele forjate cu neodim sunt foarte precise datorită contracției reduse a metalului.

Metalul este tăiabil. Datorită vâscozității sale crescute, nu este posibil să se obțină viteze mari de tăiere în timpul procesării. Ele fluctuează în intervalul de 40-60 m/s.

Neodimul metalic nu își modifică caracteristicile mecanice prin tratament termic. Nu se sudează. Parțial sudabil.

Compuși de neodim

După cum am menționat mai devreme, neodimul intră activ în legături chimice cu alte elemente. Cele mai utilizate în practică dintre ele:

Oxidul de neodim este un compus gri-albăstrui cu o densitate de 7325 kg/m3. Refractar. Punct de topire 2300 C. Nu se dizolvă în alcali și apă.
Fluorura de neodim este un cristal roz pal cu un punct de topire de 1375 C.
Clorura de neodim este un compus violet-roz cu o densitate de 4135 kg/m3. Diferă prin punctul de topire destul de scăzut 760 C. Să ne dizolvăm bine în apă.

Aplicație

Utilizarea pe scară largă a neodimului în producție are două motive principale:

Distribuție largă în natură. Litosfera conține în medie 2,5 grame pe tonă de pământ, iar apa de mare 0,02 * 1 microgram la 1000 de litri. Procentul său pe planetă este înaintea metalelor precum aurul, nichelul, aluminiul și altele.
Preturi relativ mici.

În producție, se disting următoarele metode de utilizare a acestui metal de pământ rar:

industria sticlei. Împreună cu alte metale pământuri rare, neodimul este o parte integrantă a sticlei, care își schimbă culoarea în funcție de intensitatea luminii. De asemenea, servește ca componentă a sticlei „iluminatoare” utilizate la fabricarea echipamentelor optice. Aliajele de neodim sunt folosite pentru a produce ochelari de protecție pentru a asigura siguranța procesului de sudare. Motivul pentru aceasta a fost capacitatea metalului de a absorbi lumina ultravioletă. Metalul de neodim servește ca material pentru producția de filtre infraroșu utilizate în echipamentele optice pentru astronomi. Capacitatea sticlei de neodim de a preveni pătrunderea neutronilor și-a găsit aplicația în producția de protecție pentru reactoare termonucleare.
În industria metalurgică, neodimul este folosit ca dezoxidant de oțel. Introducerea neodimului într-un aliaj de nichel crește ductilitatea acestuia cu 30-40%, ceea ce face posibilă prelucrarea metalului prin presiune. Aliajele de magneziu aliate cu neodim își păstrează caracteristicile mecanice la temperaturi mai ridicate. Titanul care conține niobiu în compoziție are o rezistență și rezistență la coroziune mai bune în comparație cu metalul pur.
În industria nucleară, neodimul metalic este folosit pentru a produce plutoniu dintr-o soluție de uraniu-pluton. Plutoniul este eliberat mult mai repede în prezența particulelor de neodim, ceea ce face posibilă extracția sa uniformă din uraniu lichid. În plus, neodimul crește caracteristicile de calitate ale combustibilului cu uraniu.
Majoritatea magneților industriali moderni se bazează pe un compus fier-bor-neodim. În comparație cu magneții de samariu-cobalt, aceștia au valori mai mari ale forței magnetice.
Industria chimică folosește neodimul ca catalizator în fabricarea diferitelor tipuri de polimeri.
În plus, servește ca materie primă pentru cristalele emițătoare laser. Laserele cu neodim sunt utilizate în mod activ în chirurgia plastică pentru modelarea corpului.
Este folosit ca material structural în industria rachetelor și spațială. Metalul laminat cu neodim este un semifabricat pentru piesele instalate pe sateliți și nave spațiale care orbitează.
În electronică, neodimul este utilizat în producția de tuburi catodice, care se caracterizează printr-o valoare crescută a contrastelor de culoare.

Nd (lat. Neodim; din greacă neos - nou și didymos - geamăn, geamăn * a. neodim; n. Neodym; f. neodim; și. neodimio), - element chimic din grupa III a sistemului periodic al lui Mendeleev, număr atomic 60 , masa atomică 144,24, se referă la lantanide. Neodimul natural este format din șapte izotopi - 142 Nd (27,07%), 143 Nd (12,17%), 144 Nd (23,78%), 145 Nd (8,3%), 146 Nd (17,22%), 148 Nd (5,70%) și Nd (5,67%). Izotopul 144 Nd este slab radioactiv - T 1/2 = 5,10 15 ani. Există, de asemenea, 13 izotopi artificiali și 3 izomeri nucleari ai neodimului. Descoperit în 1885 de chimistul austriac K. Auer von Welsbach sub formă de „pământ” de neodim – oxid de neodim.

În stare liberă, neodimul este un metal alb-argintiu, care la temperaturi sub 885 ° C se caracterizează printr-o rețea cristalină compactă hexagonală (a-Nd) (a = 0,36579 nm, c = 1,17992 nm) și la o valoare mai mare. temperaturi - cubice (I-Nd). Densitate 7007 kg / m 3, topire t 1024 ° C, fierbere t 3030 ° C, capacitate termică C ° p 27,4 J / (mol.K), rezistivitate electrică 6.43.10 -3 (Ohm.m), coeficient de temperatură dilatare liniară 8.6.10 -6 K -1 . Neodimul se caracterizează printr-o stare de oxidare de +3, mai rar +2. În aer, neodimul se oxidează rapid, reacționează la temperatura camerei cu acizii clorhidric, azotic și sulfuric, iar când este încălzit - cu halogeni. Majoritatea compușilor de neodim sunt colorați în diferite culori - albastru (oxid), liliac (nitrat, carbonat), verde (sulfură), albastru (hexaboridă), etc., care este utilizat pe scară largă la fabricarea ochelarilor colorate. Conținutul mediu de neodim din scoarța terestră este de 3,7,10 -3% în greutate, iar rocile acide conțin mai mult neodim (4,6,10 -3%) decât bazic (2,10 -3%) și sedimentare (2,3,103%). Ca toate celelalte lantanide, neodimul este prezent în multe minerale pământuri rare - în xenotime YPO 4, monazit (Ce, La) PO 4, ortit (Ca, Ce) 2 (Al, Fe) 3. Si 3 O 12 (O, OH) ), bastnaezit (Ce, La) (CO 3) F, loparit (Na, Ca, Ce) 2 (Ti, Nb) 2 O 6 etc. În geochimie, studiile compoziției izotopice a neodimului sunt utilizate pe scară largă, deoarece a izotopilor săi, 143 Nd, se acumulează în timpul vieții unui mineral sau a unei roci ca urmare a descompunerii a a 147 Sm. În acest sens, conținutul izotopului 143Nd dintr-un mineral sau rocă este o caracteristică geochimică foarte importantă, care în unele cazuri face posibilă stabilirea relației genetice a anumitor obiecte și, dacă conținutul izotopului 147Sm din acestea este simultan hotărât, să le determine vârsta. Neodimul este obținut prin reducerea termică de calciu a trifluorurii sau triclorurii sale, precum și prin electroliza unei topituri de triclorura de neodim. Pentru a separa neodimul de alte lantanide, metodele de cromatografie cu schimb de ioni sunt utilizate pe scară largă. Neodimul este folosit ca componentă a aliajelor de magneziu, aluminiu și titan, în industria sticlei și în producția de materiale laser.

Neodimul (Nd) este un metal cu pământuri rare, număr atomic 60, masă atomică 144,24, punct de topire 1024°C, densitate 6,9 g/cm3.
Acest element și-a primit numele de la două cuvinte grecești: neo-nou și dim - twin. Neodimul a fost descoperit în 1885 când didimiul, un element ipotetic, a fost separat în praseodim și neodim. În forma sa pură, a fost obținut abia în 1925.
Materiile prime pentru obținerea neodimului sunt mineralele naturale loparitul, eudialitul, apatitul Khibiny, bastnacitul. De asemenea, se obține din fosfogips apatit Khibiny și concentrat natural Tomtor. În toate aceste minerale și compuși, este conținut sub formă de oxizi.

Neodimul este un metal gri-argintiu, ușor de oxidat în aer, duritatea este scăzută. Are șapte izotopi, dintre care doi sunt radioactivi și au un timp de înjumătățire foarte lung. Radioizotopii artificiali ai neodimului sunt de scurtă durată, cu un timp de înjumătățire de până la 12 zile. Există destul de mult neodim în natură - în 1 tonă de minerale din scoarța terestră, acesta conține de la 10 la 100 de grame, ceea ce este mult mai mult decât praseodimiul său geamăn. În general, există o anumită caracteristică a distribuției lantanidelor în natură - aceste elemente cu numere atomice par sunt mai frecvente în scoarța terestră decât cu cele impare.

PRIMIREA.

Când complexele REM sunt separate, neodimul este concentrat în lantanide ușoare și apoi eliberat împreună cu praseodimiu - acest amestec se numește didimiu, în conformitate cu denumirea originală a amestecului acestor elemente. Neodimiul metalic se obține prin electroliză dintr-o topitură de halogenuri anhidre sau prin reducere termică a calciului. Topitura care conține fluoruri și cloruri de neodim este supusă electrolizei la 1000°C, densitatea curentului catodic 4,7 A/cm2, cu anod și catod din grafit.

APLICARE.

Introducere

caracteristici generale

Istoria descoperirilor

Abundență naturală și izotopi naturali

chitanta

Proprietăți fizice

Proprietăți chimice

Compuși de neodim

Aplicație

Concluzie

Literatură

Introducere

Printre cele 110 elemente chimice cunoscute, există 14 elemente gemene ale căror proprietăți sunt similare între ele, ca două picături de apă. Acestea sunt așa-numitele elemente de pământuri rare, sau lantanide. În sistemul periodic de elemente chimice al lui D. I. Mendeleev, acestea sunt situate într-o singură celulă. Motivul pentru această aranjare a elementelor pământurilor rare este particularitatea structurii lor electronice și, ca urmare, apropierea extrem de a proprietăților lor.

Multă vreme, aceste elemente au fost considerate rare. Doar studiile din ultimele decenii au arătat că există mai multe dintre ele în scoarța terestră, mult mai mult decât metale precum plumbul, mercurul și aurul, cunoscute oamenilor de mult timp. Lantanidele au fost considerate nepromițătoare pentru practică. Confecţionarea silexului pentru brichete era principala lor utilizare.

Dezvoltarea tehnologiei, în principal nucleară, a necesitat noi materiale cu o mare varietate de proprietăți. Oamenii de știință și inginerii și-au îndreptat atenția către elementele pământurilor rare. Acum sunt unul dintre cele mai importante materiale ale noii tehnologii. De la rachete spațiale la medicamente - acesta este domeniul de aplicare a acestora.

Prin urmare, este foarte important să le studiem proprietățile individuale și să căutați noi aplicații.

caracteristici generale

Neodim (din greacă neos - nou și didymos - geamăn, geamăn) este un element chimic din grupa III a perioadei a 6-a a sistemului periodic de elemente chimice al lui D. I. Mendeleev, aparține elementelor pământurilor rare - lantanide.

Constantele de bază și proprietățile neodimului:

Număr atomic 60 Masă atomică 144,24 Număr izotopi cunoscuți 24 Număr izotopi naturali 7 Densitatea moleculei Nd, g/cm 37,008 învelișuri atomice4f46s2Raza atomică, pm182Raza covalentă, pm164Raza ionică (Nd3+C10,02+Clar)

Istoria descoperirilor

În Evul Mediu, alchimiștii au identificat un grup de substanțe care erau aproape insolubile în apă și acizi (nu s-au eliberat bule de gaz din soluțiile acide), nu se schimbau la încălzire, nu se topeau și aveau un caracter alcalin. Astfel de substanțe au primit un nume comun teren .

În 1787, locotenentul armatei suedeze Karl Arrhenius a descoperit un mineral necunoscut într-o carieră abandonată din apropierea orașului Ytterby, care a fost numit ulterior după orașul în care a fost găsit, itterbit. În 1794, Johan Gadolin a analizat itterbitul și a arătat că acest mineral, pe lângă oxizii de beriliu, siliciu și fier, conține 38% oxid dintr-un element necunoscut. Nou Pământ Axel Exberg în 1797 numit ytriu , elementul corespunzător este ytriul. Cam în aceeași perioadă, diferite grupuri de cercetători au studiat un alt mineral - ocroitul (Ln2o3 xSiO2 yH2O, unde Ln este o lantanidă), iar în 1803, aproape simultan și independent unul de celălalt, Martin Klaproth și J. Berzelius cu W. Hisinger izolați din aceasta Pământ , care a fost numit ceriu , elementul este ceriu, iar mineralul ochrit a fost redenumit cerit. Descoperirea primului element lantanid, ceriul și a acestuia relativ - ytriu - partea cea mai turbulentă a primei etape a istoriei elementelor pământurilor rare. Dintre aceştia doi terenuri a întins un lanț lung de descoperiri false și adevărate de elemente noi.

În 1839, Carl Mossander, studiind azotatul de ceriu, a descoperit un amestec al unui element necunoscut în el. După ce l-a examinat, a ajuns la concluzia că este nou teren iar el a sunat-o lantan , iar elementul este lantan. În 1841, K. Mossander sa remarcat din nou teren încă una. Ea semăna foarte mult pământ de lantan , deci elementul corespunzător acestuia s-a numit didyme - din cuvântul grecesc didimos - dubla , sau dubla .

În 1878, chimistul francez M. Delyafontaine a descoperit eterogenitatea didimiului, iar în 1879 L. Boisbaudran a izolat o fracțiune din acesta, elementul corespunzător a fost numit samariu, iar didimiul a continuat să fie enumerat ca element. Dar în 1885, chimistul austriac Carl Auer von Welsbach a separat didimiul în două elemente. Pentru a face acest lucru, a folosit metoda de cristalizare fracționată a sărurilor duble de amoniu: o fracție includea săruri verzi (corespuneau unui oxid verde pal), cealaltă - săruri violete până la roșii (corespuneau unui oxid gri-albastru). El a numit elementul care dă sărurile verzi praseodim, iar al doilea element neodim (adică didim nou). Sub formă de metal, neodimul a fost obținut de un grup de oameni de știință germani condus de W. Mutmann în 1902.

Abundență naturală și izotopi naturali

Neodimul este al doilea cel mai comun dintre toate lantanidele. Există chiar mai mult în scoarța terestră decât lantanul în sine - 2,5 * 10-3 și, respectiv, 1,8 * 10-3% în greutate, apa de mare conține 9,2 * 10-6 mg / l. Neodimul își formează propriul mineral - aeschinitul, unde este mai mult decât alte lantanide și sateliții lor - toriu, tantal, niobiu, metale alcalino-pământoase.

Neodimul natural este un amestec de șapte izotopi cu numere de masă: 142 (27,11%), 143 (12,17%), 144 (23,85%), 145 (8,30%), 146 (17,22%), 148 (5,73%), 150 (5,73%). 5,62%). Pentru izotopi, se respectă o lege geochimică: în natură, conținutul unui izotop cu un număr de masă par este mai mare decât cel al unuia adiacent cu unul impar. Al doilea cel mai abundent izotop este 144Nd α- radioactiv cu un timp de înjumătățire de 2,4 * 1015 ani. Dintre izotopii radioactivi obținuți artificial (există aproximativ o duzină de ei), doar un singur 147Nd poate servi ca trasor radioactiv. Emite β-, γ- razele și are un timp de înjumătățire de 11,1 zile. Toți ceilalți izotopi ai neodimului au o viață foarte scurtă.

chitanta

Mineralele de pământ rare sunt complexe ca compoziție și este foarte dificil să izolați elementele conținute de ele. Dar este și mai dificil să separă un amestec de elemente de pământuri rare. Cele mai vechi metode clasice de separare sunt: cristalizarea fracționată, cristalizarea fracționată și precipitarea bazică fracționată. În prezent, se dezvoltă noi metode: cromatografia (schimb de ioni) și extracția cu solvenți organici.

La separarea elementelor pământurilor rare, neodimul este concentrat împreună cu lantanide ușoare (subgrupul de ceriu) și este eliberat împreună cu praseodim, un astfel de amestec de praseodim și neodim se numește didim. Apoi neodimul este purificat de impurități prin schimb ionic (folosind acid etilendiaminotetraacetic sau folosind rășină Cu) sau prin separare din amestecuri de cloruri.

Neodimul metalic se obține din halogenuri anhidre prin electroliza topiturii lor, în prezența halogenurilor de litiu, potasiu, calciu, bariu:

NdCl3 (topit) → 2Nd + 3Cl2

Precum și reducerea termică a oxidului de neodim (III) cu calciu:

2O3 + 3Ca → 2Nd + 3CaO.

Proprietăți fizice

Neodimul, ca toate lantanidele, este un element f de tranziție, deoarece cu o creștere a sarcinii nucleare de la 57 la 71, subnivelul 4f este umplut. Prin urmare, lantanidele au proprietăți extrem de asemănătoare între ele.

Neodimul este un metal alb argintiu, tipic. Culoarea sa este asociată cu prezența unui film de oxid pe suprafața sa. Neodimul este un metal ductil, refractar, maleabil, dar cu duritate relativ scăzută, care poate fi prelucrat cu ușurință. Are proprietăți paramagnetice, care se explică prin prezența unui subnivel 4f incomplet, care are o activitate magnetică ridicată.

Proprietăți chimice

Neodimul este un metal activ, similar lantanului în comportamentul său de reacție. În aer umed, este acoperit cu o peliculă de oxid-hidroxid.

Nd + 6H2O + 3O2 → 4Nd(OH)3.

Neodimul este pasivizat în apă rece, nu reacționează cu alcalii și etanolul, dar interacționează cu apa când este încălzit:

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

Neodimul este un agent reducător puternic, reacționează violent cu acizii:

Nd + 6HCI (dec.) → 2NdCl3 + 3H2

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

În acizii fluorhidric și ortofosforic, neodimul este stabil, deoarece este acoperit cu o peliculă protectoare de săruri insolubile.

La 300°C arde în aer:

Nd + 3O2 → 2Nd2O3.

Reacționează cu halogenii

cu clor (la 300°C):

Nd + 3Cl2 → 2NdCl3

Și atunci când este încălzit, interacționează cu azotul, sulful, carbonul, siliciul, fosforul, hidrogenul

cu sulf (la 500-800оС):

Nd + 3S → Nd2S3

cu oxid nitric (IV):

6NO2 → 3NO + Nd(NO3)3

cu hidrogen (la 300°C):

Nd + 3H2 → 2NdH3.

Cu majoritatea metalelor dă aliaje.

Compuși de neodim

Neodimul din compuși prezintă o singură stare de oxidare +3; numeroși compuși binari și diferite săruri sunt cunoscuți pentru acesta. Culoarea compușilor săi nu este aceeași: oxidul de Nd2O3 este albăstrui-violet, nitratul și clorura sunt liliac, fluorura NdF3 este roz deschis, bromura NdBr3 este violet, iodura NdI3 este verde, sulfura Nd2S3 este verde închis, carbura NdC este maro, Hexaboridul NdB6 este albastru etc.

Oxid de neodim(III) Nd2O3

Punctul de topire al oxidului de neodim este de 2320°C, punctul de fierbere este de 4300°C, densitatea este de 7,327 g/cm3. Oxidul de neodim se obține prin descompunerea azotatului, oxalatului și a altor săruri de neodim în aer la 800-1000°C:

Nd(NO3)3 → Nd2O3 + 3N2O5

Acestea sunt cristale albăstrui-violet, insolubile în apă și alcalii. Oxidul de neodim prezintă proprietăți slab bazice și se dizolvă în acizi:

2O3 + 6HCl → 2NdCl3 + 3H2O.

Când interacționează cu oxizii de metale alcaline, prezintă unele proprietăți amfotere:

O3 + Na2O → 2NaNdO2.

Cristale roz pal, insolubile în apă. Punctul de topire al fluorului este de 1377°C, punctul de fierbere este de 2300°C. Fluorura de neodim se obține prin reacția oxidului de neodim cu fluorură de hidrogen la 700°C:

compus de neodim pământuri rare

Nd2O3 + 6HF → 2NdF3 + 3H2O.

Clorura de neodim (III) NdCl3

Cristale higroscopice roz-violet, solubile în apă. Punctul de topire al clorurii este de 758°C, punctul de fierbere este de 1690°C, densitatea este de 4,134 g/cm3.

Clorura de neodim se obține prin reacția unui amestec de clor și tetraclorură de carbon cu oxid sau oxalat de neodim la temperaturi peste 200°C.

Când interacționează cu bromura de hidrogen și iodură de hidrogen, clorura de neodim se transformă ușor în halogenura corespunzătoare și poate forma hidrați. Clorura anhidră este utilizată pentru a obține neodim metalic prin metoda metalotermă.

Hidroxid de neodim (III) Nd(OH)3

Când se adaugă soluții alcaline la sărurile de neodim, fie săruri bazice, fie precipitate de hidroxid:

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

Hidroxidul de neodim este insolubil și slab bazic. Prin urmare, nu se dizolvă în alcalii diluate, ci se dizolvă ușor în acizi pentru a forma săruri. În soluțiile alcaline concentrate, deși dizolvarea are loc cu formarea de săruri de tip MNdO2, aceste săruri sunt imediat hidrolizate de apă. În consecință, hidroxidul de neodim este un compus slab amfoter cu o predominanță accentuată a proprietăților de bază.

Compuși complecși ai neodimului

Neodimul este capabil să formeze compuși complecși. Numerele de coordonare sunt 6-12, acest lucru se explică prin participarea orbitalilor f la formarea legăturilor. Neodimul formează compuși complecși stabili cu liganzi polidentați. Complexarea cu liganzi monodentați nu este caracteristică neodimului.

În topituri, neodimul formează hexafluorura de Na3. În soluții apoase, formează complexe puternice cu anioni (liganzi) atât anorganici, cât și organici.

Neodimul se caracterizează și prin formarea de hidrați cristalini. Ionii de Nd3+ în soluții apoase sunt hidratați și prezintă un număr de coordonare de 9, iar în sărurile hidratate solide izolate din soluții apoase, până la 10-12. Numărul mare de coordonare este asociat și cu prezența unui subnivel 4f neocupat, care are încă multe posturi vacante.

Aplicație

Neodimul are o aplicație practică destul de largă, deoarece este accesibil și ieftin.

Într-un amestec natural cu praseodim (didim), se folosește la fabricarea ochelarilor pentru ochelari de protecție care blochează razele ultraviolete, ceea ce este deosebit de important pentru sudori, metalurgiști, suflători de sticlă (razele galbene de sodiu sunt deosebit de strălucitoare la sudarea sticlei), etc. cu adaos de 4,3 % oxid de neodim au efect alexandrit . Sticla de neodim poate schimba culoarea in functie de iluminare. Este folosit pentru a face vaze frumoase și piese de artă, deoarece concentrațiile mari de oxid de neodim dau sticlei o nuanță roșie aprinsă. Sticla de neodim este folosita si in tehnologia laser. Ionul Nd3+ produce radiații laser în regiunea infraroșie a spectrului. Pentru ochelarii speciali se obține oxid de neodim de o puritate extrem de ridicată - 99,996%.

Oxidul de neodim are un complex de proprietăți fizice și chimice excelente și este destul de accesibil. Își găsește o utilizare importantă în aparatele electrice ca dielectric, care se caracterizează printr-un coeficient minim de dilatare termică.

Neodimul în sine este folosit pe scară largă. Este mai bun decât alte lantanide afectează proprietățile aliajelor de magneziu, aluminiu și titan, le crește rezistența și rezistența la căldură.

Motivele acțiunii eficiente a neodimului asupra aliajelor de magneziu:

1.Neodimul are o solubilitate maximă în magneziu, ceea ce contribuie la cel mai mare efect de întărire a aliajului ca urmare a tratamentului termic.

2.Rata de difuzie a neodimului în magneziu este cea mai scăzută în comparație cu alte metale pământuri rare studiate - acesta este motivul pentru rata mai mică de înmuiere a aliajului la temperaturi ridicate și, în consecință, rezistență la căldură mai mare.

Adăugarea de 5% neodim la aluminiu crește duritatea și rezistența la tracțiune a aliajului de la 5 la 10 kg/mm2. Între aceste elemente din topitură există o interacțiune chimică cu formarea de compuși intermetalici ai neodimului NdAl2 și NdAl4. Adăugarea de 1% neodim la titan crește rezistența la tracțiune la 48–50 kg/mm2 (pentru titanul pur este de 32 kg/mm2), în timp ce aceeași adăugare de ceriu crește doar la 38–40 kg/mm2.

Neodimul este folosit și în tehnologia laser. Concentrația ionilor de Nd3+ în paharele concepute în acest scop ajunge la 6%. Ochelarii folosiți ca materiale laser au două avantaje incontestabile: o concentrație mare de particule active și posibilitatea de a produce elemente active mari. Componentele unor astfel de ochelari sunt curățate cu atenție specială de impuritățile de cupru, fier, nichel, cobalt, precum și metale din pământuri rare - samariu, disprosium și praseodimiu.

Granate de ytriu aluminiu activate de neodim sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă ca materiale laser. Laserele cu neodim sunt utilizate în experimentele de fuziune termonucleară controlată. Laserele puternice cu neodim sunt promițătoare ca unul dintre elementele importante ale comunicațiilor prin satelit.

Concluzie

Recent, domeniile de aplicare practică a lantanidelor, inclusiv a neodimului, s-au extins semnificativ. Un element cu numărul de serie 60 are un complex de proprietăți unice, prin urmare este utilizat pe scară largă în inginerie, metalurgie, sticlă, ceramică și alte industrii.

Există însă doi factori care împiedică extinderea gamei de aplicații ale neodimului și ale altor elemente de pământuri rare: costul ridicat al preparatelor lor pure și lipsa cunoașterii proprietăților individuale, ceea ce împiedică aplicarea lor în practică. Prin urmare, în prezent, este necesar să se investigheze în mod activ proprietățile lantanidelor și poate că în următorii ani vor fi descoperite noi modalități neașteptate de aplicare a acestora.

Bibliografie

1.Shalinets A. B. Vestitorii erei atomice. Elemente din grupa III a sistemului periodic al lui D. I. Mendeleev. Ajutor pentru studenți. - M., Educaţie , 1975. - 192 p.

.Biblioteca populară de elemente chimice: În 2 cărți. / [Comp. V. V. Stanzo, M. B. Chernenko]. - Ed. a 3-a, Rev. si suplimentare - M.: Nauka, 1983.

.Carte. 2. Argint - Nilsborium și nu numai. 1983. - 572 p.

.Reacții ale substanțelor anorganice: o carte de referință / R. A. Lidin, V. A. Molochko, L. L. Andreeva; ed. R. A. Lidina. - Ed. a II-a, revizuită. si suplimentare - M.: Butarda, 2007. - 637 p.

.Constantele substanțelor anorganice: carte de referință / R. A. Lidin, V. A. Molochko, L. L. Andreeva; ed. R. A. Lidina. - Ed. a II-a, revizuită. si suplimentare - M.: Butarda, 2006. - 685 p.

.Trifonov D.N. Elemente din pământuri rare. - M., 1960. - 134 p.

.Akhmetov N. S. Chimie generală și anorganică. Proc. pentru universitati. - Ed. a IV-a, Rev. - M.: Mai sus. scoala, ed. Centru Academia, 2001. - 743 p., ill.

neodim neodim

(lat. Neodim), un element chimic din grupa III a sistemului periodic, aparține lantanidelor. Numele din grecescul néos - nou și dídymos - geamăn (praseodymium) este asociat cu istoria descoperirii. Metal; densitate 6,908 g/cm 3, t pl 1016°C. Componentă din aliaje (de exemplu, cu Mg, Al sau Ti) pentru fabricarea de avioane și rachete, materiale laser.

neodim

NEODIME (lat. Neodim), Nd (a se citi „neodim”), un element chimic cu număr atomic 60, masă atomică 144,24. Constă din cinci izotopi 142 Nd (27,07%), 143 Nd (12,17%), 145 Nd (8,30%), 146 Nd (17,22%) și 148 Nd (5,78%) și izotopi radioactivi 144 Nd (23,78%, timp de înjumătățire). T 1/2 = 5,10 15 ani) și 150 Nd (5,67%, timp de înjumătățire T 1/2 = 2,10 15 ani). Configurația straturilor de electroni exteriori 4 s 2 p 6 d 10 f 4 5s 2 p 6 6s 2 . Stările de oxidare în compuși sunt +3 (valența III), mai rar +4 și +2 (valența IV și II).
Se referă la elementele pământurilor rare (subgrupul ceriu al lantanidelor). Este situat în grupa III B în perioada a 6-a a sistemului periodic.
Raza atomului neutru este 0,182 nm, raza ionului Lu 3+ este 0,112-0,141 nm, ionul Nd 2+ este 0,143-0,149 nm. Energii de ionizare 5,49, 10,72, 22,1, 40,41 eV. Electronegativitatea după Pauling (cm. PAULING Linus) 1,07.
Istoria descoperirilor
Neodimul a fost descoperit în 1885 de chimistul austriac C. Auer von Welsbach (cm. AUER von WELSSBACH Carl), care a stabilit cel descoperit în 1839 de chimistul francez C. G. Mosander (cm. MOSANDER Carl Gustav) elementul didim este de fapt un amestec de două elemente cu proprietăți fizice și chimice similare, cărora le-a dat numele de neodim și praseodim. (cm. PRASEODIM). Istoria descoperirii neodimului se reflectă în numele său (din grecescul neos - nou și didymos - dublu).
Fiind în natură
Neodimul este unul dintre cele mai comune elemente de pământuri rare. Conținutul său în scoarța terestră este de 2,5 10 -3%, în apa de mare 9,2 10 -6 mg/l. Inclus în minerale bastnaesite (cm. BASTNEZIT), monazit (cm. MONACIT)și loparit (cm. LOPARIT).
chitanta
În timpul separării elementelor pământurilor rare, neodimul este concentrat împreună cu lantanide ușoare și este separat împreună cu praseodimiul. Separarea ulterioară se realizează prin cromatografie ionică sau prin metode de extracție. Neodim metalul se obține prin electroliza unei topituri de clorură de neodim sau fluorură NdF 3 , NdCl 3 .
Proprietati fizice si chimice
Neodimul este un metal gri deschis. Sub 885°C, modificarea a cu o rețea hexagonală de tip lantan este stabilă, A= 0,36579 nm și c = 1,17002 nm, peste 885°C și până la un punct de topire de 1016°C - b-modificare cu rețea cubică de tip a-Fe. Punct de fierbere 3027°C, densitate a-Nd 6,908 kg/dm3.
Neodimul este mai puțin rezistent la oxidare decât lantanidele grele. Când este încălzit în aer, se oxidează rapid, formând oxid de Nd 2 O 3. Reacționează violent cu apa clocotită pentru a elibera hidrogen și a forma hidroxid de Nd (OH)3:
2Nd + 6H 2 O \u003d 3Nd (OH) 3 + 3H 2
Când este încălzit, reacţionează cu halogeni, azot, hidrogen, sulf şi alte nemetale. Reacționează violent cu acizii minerali.
Oxidul Nd 2 O 3 are proprietăți de bază, el corespunde bazei Nd (OH) 3 de rezistență medie. Sărurile de neodim solubile în apă includ clorură, nitrat, acetat și sulfat; sărurile slab solubile includ oxalat, fluor, carbonat și fosfat.
Aplicație
Neodim - o componentă a mischmetal, aliaje ușoare cu magneziu (cm. MAGNEZIU)și aluminiu. (cm. ALUMINIU) Aliaj de neodim, fier (cm. FIER)și bor (cm. BOR (element chimic)) folosit pentru a face magneți permanenți. Oxid și fosfat de neodim - un pigment atunci când gătiți sticla colorată, ceramică. Oxidul de neodim Nd 2 O 3 este utilizat la topirea sticlei de neodim (material laser), servește ca aditiv în producerea granatelor de ytriu-aluminiu.

Dicţionar enciclopedic. 2009 .

Sinonime:

Vedeți ce este „neodim” în alte dicționare:

- (Neodimiu), Nd, un element chimic din grupa III a sistemului periodic, număr atomic 60, masă atomică 144,24; se referă la elementele pământurilor rare; metal. Neodimul a fost obținut pentru prima dată de chimistul austriac K. Auer von Welsbach în 1885... Enciclopedia modernă

neodim- (Neodimiu), Nd, un element chimic din grupa III a sistemului periodic, număr atomic 60, masă atomică 144,24; se referă la elementele pământurilor rare; metal. Neodimul a fost obținut pentru prima dată de chimistul austriac C. Auer von Welsbach în 1885. ... Dicţionar Enciclopedic Ilustrat

- (lat. Neodim) Nd, un element chimic din grupa III a sistemului periodic, număr atomic 60, masă atomică 144,24, aparține lantanidelor. Numele din grecescul neos new și didymos twin (praseodymium) este asociat cu istoria descoperirii. metal;… … Dicţionar enciclopedic mare

- (simbol Nd), element chimic galben-argintiu, metal, aparține lantanidelor. A fost izolat pentru prima dată sub formă de oxid în 1885. Metalul pur a fost obținut în 1925. Se găsește în principal în depozitele de monazit și bastnäsite. ... ... Dicționar enciclopedic științific și tehnic