Neodimyumun mineralinden izolasyonu 19. yüzyılın sonunda meydana geldi. Bu, Alman kökenli bir kimyager olan Karl Auer von Welsbach tarafından yapıldı. Uzun süre bilim camiası bu keşfe gereken önemi vermedi. Neodimyum işe yaramaz ve ümit vermeyen bir metal olarak görülüyordu. Kullanıldığı tek yer çakmak silikonu imalatıdır.
Ancak insanlık atom çekirdeğinin bölünmesi yoluyla enerji elde etmenin yollarını keşfettiğinde her şey değişti. Nükleer endüstrinin yeni malzemelere ihtiyacı vardı; bunlardan biri neodimyumdu. Hangi özellikleri onun son derece bilimsel üretimde yaygınlaşmasını sağladı?
Fiziki ozellikleri
Neodimyum nadir toprak metallerinin tipik bir temsilcisidir. Gümüşi beyaz bir renge sahiptir. Lantanit grubuna aittir. Doğal koşullar altında ikisi radyoaktif olan 7 izotop halinde bulunur. Yarı ömürleri 14 gündür.
Metalik neodimyumun yoğunluğu yapı çeliklerinin yoğunluğundan daha azdır ve 7007 kg/m3'e eşittir. Erime noktası 1024 ºС. Metalin kaynamaya başladığı sıcaklık 3050 ºС'dir. Neodimyum yüksek ısı iletkenliğine sahiptir. Isıl iletkenlik katsayısı 13,5 W/m·K'dir.
Doğrusal genleşmenin sıcaklık katsayısı 6,7*10-6 1/C'dir, yani. 1 derecelik sıcaklık artışıyla metal 6,7 mikron genişleyecektir. Elektrik akımına karşı özgül direnç 0,64 μOhm*m'dir. Paramanyetik Manyetik alan duyarlılığı 39,5*10-9 birimdir.
Kimyasal özellikler
Neodimyum artan aktiviteye sahip bir elementtir. Şu anda bilinen metallerin çoğuyla alaşımlar oluşturur.
Neodim metali güçlü indirgeme özelliklerine sahiptir. Metal aktif olarak hidroklorik, sülfürik, nitrik ve diğer asitlerle etkileşime girer. Hidroflorik ve ortofosforik asitlere karşı etkisizdir. Bunun nedeni neodimyumun yüzeyinde çözünebilir tuz bileşiklerinden oluşan koruyucu bir filmin varlığında yatmaktadır.
Neme doymuş havada neodimyum ince bir hidroksit filmi ile kaplanır. 300 ºС'nin üzerindeki sıcaklıklarda yanma işlemi başlar. Neodimyum 500 ºС'nin üzerine ısıtıldığında hidrojen, fosfor, karbon, kükürt ve nitrojen gibi elementlerle kimyasal reaksiyonlara girer.
Mekanik özellikler
Neodimyumun ayırt edici özelliği yüksek sünekliğidir. Young modülü (elastikiyet) 37 GPa'dır. Kayma modülü 13,5 GPa. Bağıl basınç uzaması %40'tır, bu da bakırınkiyle karşılaştırılabilir bir değerdir.
Neodimyumun yüksek mukavemet özellikleri yoktur. Çekme mukavemeti 136 MPa'dır ve bu, çelik 45'inkinden neredeyse 4 kat daha düşüktür. Neodim metalinin sertliği, bileşimindeki yabancı maddelerin miktarına bağlıdır. Fosfor gibi elementler değerini arttırır ancak aynı zamanda mukavemeti de olumsuz etkiler. Saf neodimyumun sertliği Brinell ölçeğine göre 314 birimdir.
Teknolojik özellikler
Metalin artan plastisitesi, ona her türlü sıcak ve soğuk şekillendirmeyi kullanma yeteneği sağlar: damgalama, dövme, kabartma vb. Damgalı neodimyum boşluklar, metal büzülme değerinin düşük olması nedeniyle son derece hassastır.
Metal kesilebilir. Artan viskozitesi nedeniyle işleme sırasında yüksek kesme hızlarına ulaşmak mümkün değildir. 40-60 m/s arasında dalgalanırlar.
Neodim metali ısıl işlemle mekanik özelliklerini değiştirmez. Kaynak yapmaz. Kısmen kaynaklanabilir.
Neodim bileşikleri
Daha önce de belirtildiği gibi neodimyum diğer elementlerle aktif olarak kimyasal bağlara girer. Pratikte en sık kullanılanlar şunlardır:
- Neodimyum oksit, yoğunluğu 7325 kg/m3 olan mavimsi gri bir bileşiktir. Dayanıklı. Erime noktası 2300 C. Alkali ve suda çözünmez.
- Neodimyum florür, erime noktası 1375 C olan soluk pembe bir kristaldir.
- Neodimyum klorür, yoğunluğu 4135 kg/m3 olan mor-pembe bir bileşiktir. 760 C gibi nispeten düşük bir erime noktasına sahiptir. Suda oldukça çözünür.
Başvuru
Neodimyumun üretimde yaygın kullanımının iki ana nedeni vardır:
- Doğada yaygın olarak dağıtılır. Litosfer, karanın tonu başına ortalama 2,5 gram, deniz suyu ise 1000 litrede 0,02*1 mikrogram içerir. Gezegendeki yüzdesi altın, nikel, alüminyum vb. metallerden daha yüksektir.
- Nispeten düşük fiyatlar.
Üretimde, bu nadir toprak metalini kullanmanın aşağıdaki yöntemleri ayırt edilir:
- Cam endüstrisi. Diğer nadir toprak metalleriyle birlikte neodim, ışığın yoğunluğuna bağlı olarak renk değiştiren bir cam bileşenidir. Aynı zamanda optik ekipmanların imalatında kullanılan “aydınlatıcı” camın bir bileşeni olarak da hizmet vermektedir. Güvenlik gözlükleri kaynak işleminin güvenliğini sağlamak için neodim alaşımlarından yapılmıştır. Bunun nedeni metalin ultraviyole radyasyonu absorbe etme yeteneğiydi. Neodim metali, gökbilimcilerin optik ekipmanlarında kullanılan kızılötesi filtreleri üretmek için kullanılır. Neodimyum camın nötronların nüfuzunu önleme yeteneği, termonükleer reaktörlere yönelik koruma üretiminde kullanım alanı bulmuştur.
- Metalurji endüstrisinde neodimyum, çelikte oksit giderici olarak kullanılır. Neodimyumun nikel alaşımına dahil edilmesi, sünekliğini% 30-40 oranında arttırır, bu da metalin basınç altında işlenmesini mümkün kılar. Neodimyum ile alaşımlanan magnezyum alaşımları, mekanik özelliklerini daha yüksek sıcaklıklarda korur. Niyobyum içeren titanyum, saf metale kıyasla daha iyi mukavemete ve korozyon direncine sahiptir.
- Nükleer endüstride neodim metali, uranyum-plütonyum çözeltisinden plütonyum üretmek için kullanılır. Plütonyum, neodim parçacıklarının varlığında çok daha hızlı salınır, bu da sıvı uranyumdan tekdüze ekstraksiyonun gerçekleştirilmesini mümkün kılar. Ayrıca neodim, uranyum yakıtının kalite özelliklerini arttırır.
- Modern endüstriyel mıknatısların çoğu demir-bor-neodimyum bileşiğine dayanmaktadır. Samaryum-kobalt mıknatıslarla karşılaştırıldığında daha yüksek manyetik kuvvet değerlerine sahiptirler.
- Kimya endüstrisi, çeşitli polimer türlerinin üretiminde katalizör olarak neodimyum kullanır.
- Ayrıca lazer yayıcı kristaller için hammadde görevi görür. Neodimyum lazerler plastik cerrahide şekil düzeltme amacıyla aktif olarak kullanılmaktadır.
- Roket ve uzay endüstrisinde yapısal malzeme olarak kullanılır. Neodimyum haddelenmiş metal, yörünge uydularına ve uzay araçlarına monte edilen parçalar için boş bir malzemedir.
- Elektronikte neodim, artan renk kontrastlarıyla karakterize edilen katot ışın tüplerinin üretiminde kullanılır.
NEODYMİUM, Nd (Latin Neodimyum; Yunan neos'tan - yeni ve didymos - ikiz, çift * a. neodimyum; n. Neodim; f. neodim; i. neodimio), - Mendeleev'in periyodik sisteminin III. grubunun kimyasal elementi, atomik numarası 60, atom kütlesi 144.24, lantanitlere aittir. Doğal neodimyum yedi izotoptan oluşur: 142 Nd (%27,07), 143 Nd (%12,17), 144 Nd (%23,78), 145 Nd (%8,3), 146 Nd (%17,22), 148 Nd (%5,78) ve 150 Nd (%5,67). 144 Nd izotopu zayıf radyoaktiftir - T 1/2 = 5,10 15 yıl. Ayrıca neodimyumun 13 yapay izotopu ve 3 nükleer izomeri vardır. 1885 yılında Avusturyalı kimyager K. Auer von Welsbach tarafından neodimyum “toprak” - neodimyum oksit formunda keşfedildi.
Serbest durumda neodim, 885 ° C'nin altındaki sıcaklıklarda altıgen sıkı paketlenmiş kristal kafes (a-Nd) (a = 0.36579 nm, c = 1, 17992 nm) ile karakterize edilen gümüşi beyaz bir metaldir ve daha yüksek sıcaklıklarda - kübik (R-Nd). Yoğunluk 7007 kg/m3, erime sıcaklığı 1024°С, kaynama sıcaklığı 3030°С, ısı kapasitesi С°р 27,4 J/(mol.K), elektriksel direnç 6,43,10 -3 (Ohm.m), sıcaklık katsayısı doğrusal genleşme 8.6.10 -6 K -1. Neodimyum, +3, daha az sıklıkla +2 oksidasyon durumuyla karakterize edilir. Neodim havada hızla oksitlenir, oda sıcaklığında hidroklorik, nitrik ve sülfürik asitlerle ve ısıtıldığında halojenlerle reaksiyona girer. Neodimyum bileşiklerinin çoğu, renkli camların üretiminde yaygın olarak kullanılan mavi (oksit), leylak (nitrat, karbonat), yeşil (sülfür), mavi (heksaborür), vb. Gibi çeşitli renklerde renklendirilir. Yer kabuğundaki ortalama neodim içeriği ağırlıkça %3.7.10 -3'tür; asidik kayalar bazik (%2.10 -3) ve tortullardan (%2.3.10 -3) daha fazla neodimyum içerir (%4.6.10 -3). . Diğer tüm lantanitler gibi neodimyum da birçok nadir toprak mineralinde bulunur - ksenotim YPO 4, monazit (Ce, La) PO 4, ortit (Ca, Ce) 2 (Al, Fe) 3.Si 3 O 12 (O, OH) ) , bastnaesite (Ce, La)(CO 3)F, loparit (Na, Ca, Ce) 2 (Ti, Nb) 2 O 6, vb. Jeokimyada, neodimyumun izotopik bileşimi üzerine çalışmalar yaygın olarak kullanılmaktadır, çünkü bir tanesi İzotoplarından 143 Nd, bir mineralin veya kayanın ömrü boyunca 147 Sm'nin a-bozunması sonucu birikir. Bu bağlamda, bir mineral veya kayadaki 143 Nd izotopunun içeriği, bazı durumlarda belirli nesnelerin genetik ilişkisini kurmayı mümkün kılan ve içeriğin eş zamanlı olarak belirlenmesine tabi olan çok önemli bir jeokimyasal özelliktir. Yaşlarını belirlemek için içlerindeki 147 Sm izotop. Neodimyum, triflorür veya triklorürün kalsiyum-termal indirgenmesiyle ve ayrıca bir neodimyum triklorür eriyiğinin elektrolizi ile elde edilir. İyon değişim kromatografisi yöntemleri, neodimi diğer lantanitlerden ayırmak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Neodimyum, cam endüstrisinde ve lazer malzemelerinin üretiminde magnezyum, alüminyum ve titanyum alaşımlarının bir bileşeni olarak kullanılır.
Neodimyum (Nd) nadir bir toprak metalidir, atom numarası 60, atom kütlesi 144,24, erime noktası 1024°C, yoğunluk 6,9 g/cm3.
Bu element adını iki Yunanca kelimeden alıyor: neo-yeni ve loş - ikiz. Neodimyum, 1885 yılında varsayımsal bir element olan didimimin praseodimyum ve neodimyuma ayrılmasıyla keşfedildi. Saf haliyle ancak 1925'te elde edildi.
Neodim üretiminin hammaddeleri doğal mineraller loparit, ödialit, Khibiny apatit ve bastnazittir. Ayrıca fosfojips Khibiny apatit ve doğal Tomtora konsantresinden de elde edilir. Bütün bu mineraller ve bileşikler oksit formunda bulunur.
Neodimyum gümüş grisi bir metaldir, havada kolaylıkla oksitlenir, sertliği düşüktür. Yedi izotopu var, bunlardan ikisi radyoaktif ve çok uzun bir yarı ömre sahip. Neodimyumun yapay radyoizotopları kısa ömürlüdür ve yarı ömrü 12 güne kadardır. Doğada oldukça fazla neodim vardır - yer kabuğunun 1 ton mineralinde 10 ila 100 gram içerir, bu da ikiz praseodimyumdan önemli ölçüde daha fazladır. Genel olarak, lantanitlerin doğadaki dağılımında belirli bir tuhaflık vardır - atom numaraları çift olan bu elementler, yer kabuğunda tek olanlara göre daha yaygındır.
FİŞ.
REM kompleksleri ayrıldığında, neodim hafif lantanitlerde yoğunlaşır ve daha sonra praseodim ile birlikte izole edilir - bu karışıma, bu elementlerin karışımının orijinal adına uygun olarak didimyum adı verilir. Neodim metali, susuz halojenürlerin eriyiğinden elektroliz yoluyla veya kalsiyum-termal indirgeme yoluyla üretilir. Neodimyum florürler ve klorürler içeren eriyik, bir grafit anot ve katot ile 1000°C'de, katodik akım yoğunluğu 4,7 A/cm2'de elektrolize tabi tutulur.
BAŞVURU.
giriiş
Genel özellikleri
Keşif tarihi
Doğada oluşum ve doğal izotoplar
Fiş
Fiziki ozellikleri
Kimyasal özellikler
Neodim bileşikleri
Başvuru
Çözüm
Edebiyat
giriiş
Bilinen 110 kimyasal element arasında özellikleri birbirine bir kabuktaki iki bezelye kadar benzeyen 14 ikiz element vardır. Bunlar sözde nadir toprak elementleri veya lantanitlerdir. D. I. Mendeleev'in periyodik kimyasal elementler sisteminde tek bir hücrede bulunurlar. Nadir toprak elementlerinin bu şekilde düzenlenmesinin nedeni, elektronik yapılarının benzersizliği ve bunun sonucunda özelliklerin aşırı benzerliğidir.
Uzun bir süre bu elementlerin nadir olduğu düşünülüyordu. Yalnızca son yıllardaki çalışmalar, yerkabuğunda, insanların uzun zamandır bildiği kurşun, cıva ve altın gibi metallerden çok daha fazlasının bulunduğunu göstermiştir. Lantanitlerin pratik açısından ümit verici olmadığı düşünülüyordu. Çakmaklar için çakmaktaşı yapmak ana kullanım alanlarıydı.
Başta atom teknolojisi olmak üzere teknolojinin gelişmesi, çok çeşitli özelliklere sahip yeni malzemeler gerektirdi. Bilim insanları ve mühendisler dikkatlerini nadir toprak elementlerine çevirdi. Artık yeni teknolojinin en önemli malzemelerinden biri haline geldiler. Uzay roketlerinden ilaçlara kadar bunların uygulama alanı budur.
Bu nedenle bireysel özelliklerini incelemek ve yeni uygulama alanları aramak çok önemlidir.
Genel özellikleri
Neodim (Yunanca neos'tan - yeni ve didymos - ikiz, çift), D.I. Mendeleev'in kimyasal elementlerinin periyodik tablosunun 6. periyodundaki grup III'ün kimyasal bir elementidir, nadir toprak elementlerine - lantanitlere aittir.
Neodimyumun temel sabitleri ve özellikleri:
Atom numarası 60 Atom kütlesi 144,24 Bilinen izotop sayısı 24 Doğal izotop sayısı 7 MolekülNd Yoğunluk, g/cm37,008 Erime noktası, oC1024 Kaynama noktası, oC3027 Yükseltgenme durumları 0. +3 İyonlaşma potansiyeli, eV5.46 Elektron ilgisi, eV-0.52 Bağıl elektromotor negatiflik 1,07 Elektrot potansiyeli, V-2,43 Harici elektronik atom kabuklarının konfigürasyonu4f46s2Atomik yarıçap, pm182Kovalent yarıçap, pm164İyonik yarıçap (Nd3+), pm104Clark, %2,5*10-3
Keşif tarihi
Orta Çağ'da simyacılar, suda ve asitlerde neredeyse çözünmeyen (asit çözeltilerinden gaz kabarcığı salınmayan), ısıtıldığında değişmeyen, erimeyen ve doğası gereği alkali olan bir grup madde belirlediler. Bu maddelere ortak bir isim verildi kara .
1787'de İsveç ordusunda teğmen Karl Arrhenius, Ytterby kasabası yakınlarındaki terk edilmiş bir taş ocağında bilinmeyen bir mineral keşfetti; bu mineral, daha sonra bulunduğu kasabadan sonra ytterbite olarak adlandırıldı. 1794 yılında Johan Gadolin iterbiti analiz etti ve bu mineralin berilyum, silikon ve demir oksitlerine ek olarak %38 oranında bilinmeyen bir elementin oksidini içerdiğini gösterdi. Yeni kara Axel Eksberg ona 1797'de adını verdi. itriyum karşılık gelen eleman itriyumdur. Aynı sıralarda, farklı araştırmacı grupları başka bir mineral - okroit (Ln2o3 xSiO2 yH2O, burada Ln bir lantanittir) üzerinde çalıştı ve 1803'te neredeyse aynı anda ve birbirlerinden bağımsız olarak Martin Klaproth ve J. Berzelius ile W. Hisinger izole edildi. BT kara hangisinin adı verildi seryum element seryumdu ve okrit minerali serit olarak yeniden adlandırıldı. İlk lantanit elementinin keşfi - seryum ve onun akraba - itriyum, nadir toprak elementleri tarihinin ilk aşamasının en çalkantılı kısmıdır. Bu ikisinden topraklar yeni elementlerin yanlış ve doğru keşiflerinden oluşan uzun bir zincir başladı. 1839'da Karl Mossander seryum nitrat üzerinde çalışırken, içinde bilinmeyen bir elementin karışımını keşfetti. İnceledikten sonra bunun yeni bir şey olduğu sonucuna vardı. Toprak ve onu aradı lantan ve element lantandır. 1841'de K. Mossander yeniden izole edildi kara bir tane daha. Çok benziyordu lantan toprağı bu nedenle karşılık gelen elemente Yunanca kelimeden didim adı verildi didimos - çift , veya çiftler .
1878'de Fransız kimyager M. Delyafontaine, didimin heterojenliğini keşfetti ve 1879'da L. Boisbaudran ondan bir fraksiyon izole etti, karşılık gelen elemente samaryum adı verildi ve didimit bir element olarak listelenmeye devam etti. Ancak 1885 yılında Avusturyalı kimyager Karl Auer von Welsbach didimiyumu iki elemente ayırdı. Bunu yapmak için, çift amonyum tuzlarının fraksiyonel kristalizasyon yöntemini kullandı: bir fraksiyon yeşil renkli tuzları içeriyordu (soluk yeşil bir okside karşılık geliyordu), diğeri - menekşe ila kırmızı renkteki tuzları (grimsi bir renge karşılık geliyordu) mavi oksit). Yeşil tuzlar üreten elemente praseodimyum, ikinci elemente ise neodimyum (yani yeni didimiyum) adını verdi. Bir metal formunda neodim, 1902 yılında W. Muthmann liderliğindeki bir grup Alman bilim adamı tarafından elde edildi. Doğada oluşum ve doğal izotoplar Neodimyum, tüm lantanitler arasında en bol bulunan ikinci elementtir. Yerkabuğunda lantandan bile daha fazlası vardır - sırasıyla ağırlıkça %2,5 * 10-3 ve 1,8 * 10-3; deniz suyu 9,2 * 10-6 mg/l içerir. Neodimyum, diğer lantanitlerden ve bunların uydularından (toryum, tantal, niyobyum ve alkali toprak metallerinden) daha bol miktarda bulunan kendi mineralini (aeshinite) oluşturur. Doğal neodimyum kütle numaralarına sahip yedi izotopun bir karışımıdır: 142 (%27,11), 143 (%12,17), 144 (%23,85), 145 (%8,30), 146 (%17,22), 148 (%5,73), 150 ( %5,62). İzotoplar için jeokimyasal yasa gözlenir: Doğada, çift kütle numarasına sahip bir izotopun içeriği, tek olan komşusununkinden daha yüksektir. İkinci en bol izotop 144Nd α- yarılanma ömrü 2,4*1015 yıl olan radyoaktif bir maddedir. Yapay olarak elde edilen radyoaktif izotoplardan (yaklaşık bir düzine vardır) yalnızca bir tanesi, 147Nd, radyoaktif izleyici görevi görebilir. Yayar β-, γ- ışınlarıdır ve yarılanma ömrü 11,1 gündür. Neodimyumun diğer tüm izotopları çok kısa ömürlüdür. Fiş Nadir toprak elementi mineralleri bileşim açısından karmaşıktır ve içerdikleri elementleri izole etmek çok zordur. Ancak nadir toprak elementlerinin bir karışımını ayırmak daha da zordur. En eski, klasik ayırma yöntemleri: fraksiyonel, fraksiyonel kristalizasyon ve fraksiyonel bazik çökeltme. Şu anda yeni yöntemler geliştirilmektedir: kromatografi (iyon değişimi) ve organik çözücülerle ekstraksiyon. Nadir toprak elementlerini ayırırken neodim, hafif lantanitlerle (seryum alt grubu) birlikte konsantre edilir ve praseodim ile birlikte izole edilir, böyle bir praseodim ve neodim karışımına didimyum denir. Neodim daha sonra iyon değişimi (etilendiamintetraasetik asit kullanılarak veya Cu reçinesi kullanılarak) veya klorür karışımlarından ayrıştırılarak yabancı maddelerden arındırılır. Neodim metali, susuz halojenürlerden, lityum, potasyum, kalsiyum, baryum halojenürlerin varlığında eriyiklerinin elektrolizi ile elde edilir: NdCl3 (eriyik) → 2Nd + 3Cl2 Ve ayrıca neodim (III) oksidin kalsiyum ile termal indirgenmesiyle: 2O3 + 3Ca → 2Nd + 3CaO. Fiziki ozellikleri Tüm lantanitler gibi neodimyum da bir geçiş f elementidir, çünkü nükleer yük 57'den 71'e çıktıkça 4f alt seviyesi dolar. Bu nedenle lantanitler birbirine son derece yakın özelliklere sahiptir. Neodimyum gümüşi beyaz tipik bir metaldir. Rengi, yüzeyindeki oksit filmin varlığından kaynaklanmaktadır. Neodimyum sünek, refrakter, dövülebilir bir metaldir ancak nispeten düşük sertliğe sahiptir ve işlenmesi kolaydır. Yüksek manyetik aktiviteye sahip, tamamlanmamış bir 4f alt seviyesinin varlığıyla açıklanan paramanyetik özelliklere sahiptir. Kimyasal özellikler Neodimyum aktif bir metaldir; reaksiyon davranışı lantana benzer. Nemli havada oksit-hidroksit filmi ile kaplanır. Nd + 6H2O + 3O2 → 4Nd(OH)3. Neodimyum soğuk suda pasifleştirilir, alkaliler ve etanolle reaksiyona girmez, ancak ısıtıldığında suyla reaksiyona girer: Nd + 6H2O (hor.) → 2Nd(OH)3↓ + 3H2 Neodimyum güçlü bir indirgeyici maddedir ve asitlerle şiddetli reaksiyona girer: Nd + 6HCl (seyreltilmiş) → 2NdCl3 + 3H2 Nd + 6 HNO3 (kons.) → Nd(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O. Neodimyum, çözünmeyen tuzlardan oluşan koruyucu bir filmle kaplandığı için hidroflorik ve ortofosforik asitlerde stabildir. 300°C'de havada yanar: Nd + 3O2 → 2Nd2O3. Halojenlerle etkileşime girer klor ile (300°C'de): Nd + 3Cl2 → 2NdCl3 Ve ısıtıldığında nitrojen, kükürt, karbon, silikon, fosfor, hidrojen ile etkileşime girer. kükürtlü (500-800oC'de): Nd + 3S → Nd2S3 nitrik oksit (IV) ile: 6NO2 → 3NO + Nd(NO3)3 hidrojen ile (300°C'de): Nd + 3H2 → 2NdH3. Çoğu metalle alaşımlar oluşturur. Neodim bileşikleri Bileşiklerdeki neodimyum yalnızca bir oksidasyon durumu +3 sergiler; bunun için çok sayıda ikili bileşik ve çeşitli tuzlar bilinmektedir. Bileşiklerinin rengi aynı değildir: Nd2O3 oksit mavimsi-mor, nitrat ve klorür lila, NdF3 florür açık pembe, NdBr3 bromür mor, NdI3 iyodür yeşil, Nd2S3 sülfit koyu yeşil, NdC karbür kahverengi, NdB6 heksaborür mavidir vb. Neodim (III) oksit Nd2O3 Neodim oksidin erime noktası 2320°C, kaynama noktası - 4300°C, yoğunluk - 7,327 g/cm3'tür. Neodimyum oksit, nitrat, oksalat ve diğer neodimyum tuzlarının 800-1000°C'de havada ayrışmasıyla elde edilir: Nd(NO3)3 → Nd2O3 + 3N2O5 Bunlar suda ve alkalilerde çözünmeyen mavimsi-mor kristallerdir. Neodimyum oksit zayıf bazik özellikler sergiler ve asitlerde çözünür: 2O3 + 6HCl → 2NdCl3 + 3H2O. Alkali metal oksitlerle etkileşime girdiğinde bazı amfoterik özellikler sergiler: O3 + Na2O → 2NaNdO2. Soluk pembe kristaller, suda çözünmez. Florürün erime noktası 1377°C, kaynama noktası 2300°C'dir. Neodimyum florür, neodimyum oksidin hidrojen florür ile 700°C'de reaksiyona sokulmasıyla elde edilir: nadir toprak elementi neodim bileşiği Nd2O3 + 6HF → 2NdF3 + 3H2O. Neodim (III) klorür NdCl3 Pembe-mor higroskopik kristaller, suda çözünür. Klorürün erime noktası 758°C, kaynama noktası 1690°C ve yoğunluğu 4.134 g/cm3'tür. Neodimyum klorür, bir klor ve karbon tetraklorür karışımının 200°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda neodimyum oksit veya oksalat ile reaksiyona sokulmasıyla elde edilir. Hidrojen bromür ve hidrojen iyodür ile etkileşime girdiğinde neodimyum klorür kolayca ilgili halojenüre dönüşür ve hidratlar oluşturabilir. Susuz klorür, metalotermik yöntemle neodim metali elde etmek için kullanılır. Neodim (III) hidroksit Nd(OH)3 Neodim tuzlarına alkali çözeltiler eklendiğinde, bazik tuzlar veya hidroksit çökelir: (NO3)3 + 2KOH → Nd(OH)2NO3 + 2KNO3(NO3)3 + 3KOH → Nd(OH)3↓ + 3KNO3. Neodimyum hidroksit çözünmez ve zayıf baziktir. Bu nedenle seyreltik alkalilerde çözünmez, ancak asitlerde kolayca çözünerek tuzlar oluşturur. Konsantre alkali çözeltilerde MNdO2 gibi tuzların oluşmasıyla çözünme meydana gelse de bu tuzlar su ile hemen hidrolize olur. Sonuç olarak, neodimyum hidroksit, temel özelliklerin keskin bir şekilde baskın olduğu zayıf amfoterik bir bileşiktir. Neodim kompleks bileşikleri Neodimyum karmaşık bileşikler oluşturma yeteneğine sahiptir. Koordinasyon sayıları 6-12'dir, bu f-orbitallerin bağ oluşumuna katılımıyla açıklanmaktadır. Neodimyum, çok dişli ligandlarla stabil kompleks bileşikler oluşturur. Tek dişli ligandlarla kompleks oluşumu neodimyum için tipik değildir. Eriyiklerde neodim, Na3 heksaflorür oluşturur. Sulu çözeltilerde hem inorganik hem de organik anyonlarla (ligandlar) güçlü kompleksler oluşturur. Neodim ayrıca kristal hidratların oluşumuyla da karakterize edilir. Sulu çözeltilerdeki Nd3+ iyonları hidratlanır ve 9'luk bir koordinasyon numarası sergiler; sulu çözeltilerden izole edilen katı hidratlı tuzlarda ise 10-12'ye kadar koordinasyon sayısı sergilenir. Yüksek koordinasyon numarası aynı zamanda üzerinde hala birçok boş yerin bulunduğu, doldurulmamış bir 4f alt seviyesinin varlığıyla da ilişkilidir. Başvuru Neodimyum, erişilebilir ve ucuz olması nedeniyle oldukça geniş bir pratik uygulama yelpazesine sahiptir. Praseodim (didimyum) ile doğal bir karışım halinde, özellikle kaynakçılar, metalurjistler, cam üfleyiciler için önemli olan ultraviyole ışınlarını bloke eden güvenlik camları için camların üretiminde kullanılır (cam kaynak yaparken, sodyumun sarı ışınları özellikle parlaktır) , vb. %4,3 oranında neodimyum oksit ilaveli camlar Alexandrite etkisi . Neodimyum cam ışığa bağlı olarak renk değiştirebilir. Yüksek konsantrasyondaki neodimyum oksit cama parlak kırmızı bir renk verdiğinden, güzel vazolar ve sanat eserleri yapmak için kullanılır. Lazer teknolojisinde neodimyum cam da kullanılmaktadır. Nd3+ iyonu spektrumun kızılötesi bölgesinde lazer radyasyonu üretir. Özel camlar için son derece yüksek saflıkta neodimyum oksit elde edilir - %99,996. Neodimyum oksit, mükemmel fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip bir komplekse sahiptir ve oldukça ekonomiktir. Minimum termal genleşme katsayısına sahip bir dielektrik olarak elektrikli cihazlarda önemli uygulama alanı bulur. Neodimyumun kendisi de yaygın olarak kullanılmaktadır. Magnezyum, alüminyum ve titanyum alaşımlarının özellikleri üzerinde diğer lantanitlerden daha iyi bir etkiye sahiptir, mukavemetlerini ve ısı direncini arttırır. Neodimyumun magnezyum alaşımları üzerindeki etkili etkisinin nedenleri: 1.Neodimyum, magnezyumda maksimum çözünürlüğe sahiptir ve bu, ısıl işlem sonucunda alaşımın sertleşmesinin en büyük etkisine katkıda bulunur. 2.Neodimyumun magnezyumdaki difüzyon hızı, incelenen diğer nadir toprak metalleriyle karşılaştırıldığında en küçük olduğu ortaya çıkıyor - bu, yüksek sıcaklıklarda alaşımın daha düşük yumuşamasına ve dolayısıyla daha yüksek ısı direncine neden oluyor. Alüminyuma %5 neodimyum eklenmesi, alaşımın sertliğini ve çekme mukavemetini 5 kg/mm2'den 10 kg/mm2'ye artırır. Eriyikteki bu elementler arasında, neodimyum intermetalik bileşikler NdAl2 ve NdAl4'ün oluşumuyla kimyasal bir etkileşim meydana gelir. Titanyuma %1 neodimyum ilavesi çekme mukavemetini 48-50 kg/mm2'ye (saf titanyum için 32 kg/mm2'dir) artırırken, aynı seryum ilavesi yalnızca 38-40 kg/mm2'ye yükselir. Neodimyum lazer teknolojisinde de kullanılır. Bu amaca yönelik camlarda Nd3+ iyonlarının konsantrasyonu %6'ya ulaşır. Lazer malzemesi olarak kullanılan camların yadsınamaz iki avantajı vardır: yüksek konsantrasyonda aktif parçacıklar ve büyük boyutlu aktif elemanlar üretme yeteneği. Bu tür camların bileşenleri, bakır, demir, nikel, kobaltın yanı sıra nadir toprak metalleri - samaryum, disprosyum ve praseodim gibi yabancı maddelerden özellikle dikkatlice temizlenir. Neodimyum tarafından etkinleştirilen itriyum alüminyum garnetler de lazer malzemeleri olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır. Neodimyum lazerler kontrollü füzyon deneylerinde kullanılmaktadır. Güçlü neodimyum lazerler, uydu iletişiminin önemli unsurlarından biri olarak ümit vericidir. Çözüm Son zamanlarda neodim de dahil olmak üzere lantanitlerin pratik uygulama alanları önemli ölçüde genişledi. Seri numarası 60 olan element bir dizi benzersiz özelliğe sahiptir, bu nedenle teknoloji, metalurji, cam, seramik ve diğer endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak neodimyum ve diğer nadir toprak elementlerinin uygulama aralığının genişlemesini engelleyen iki faktör vardır: bunların saf preparatlarının yüksek maliyeti ve pratikte kullanımlarını engelleyen bireysel özellikler hakkında yetersiz bilgi. Bu nedenle, şu anda lantanitlerin özelliklerinin aktif olarak incelenmesi gerekmektedir ve belki de önümüzdeki yıllarda bunların uygulanmasının yeni beklenmedik yolları keşfedilecektir. Kaynakça 1.Shalinets A. B. Atom çağının habercisi. D. I. Mendeleev'in periyodik tablosunun III. Grubunun elemanları. Öğrenciler için bir el kitabı. - M., Eğitim , 1975. - 192 s. .Popüler kimyasal element kütüphanesi: 2 kitapta. / [Bileşik. V. V. Stanzo, M. B. Chernenko]. - 3. baskı, rev. ve ek - M.: Nauka, 1983. .Kitap 2. Gümüş - Nilsborium ve ötesi. 1983. - 572 s. .İnorganik maddelerin reaksiyonları: referans kitabı / R. A. Lidin, V. A. Molochko, L. L. Andreeva; tarafından düzenlendi R. A. Lidina. - 2. baskı, revize edildi. ve ek - M .: Bustard, 2007. - 637 s. .İnorganik maddelerin sabitleri: referans kitabı / R. A. Lidin, V. A. Molochko, L. L. Andreeva; tarafından düzenlendi R. A. Lidina. - 2. baskı, revize edildi. ve ek - M .: Bustard, 2006. - 685 s. .Trifonov D. N. Nadir toprak elementleri. - M., 1960. - 134 s. .Akhmetov N. S. Genel ve inorganik kimya. Ders Kitabı üniversiteler için. - 4. baskı, rev. - M.: Daha yüksek. okul, ed. merkez Akademi, 2001. - 743 s., hasta.
Neodimyum neodimyum
Periyodik tablonun III. grubunun kimyasal bir elementi olan (lat. Neodimyum) lantanitlere aittir. Yunanca néos - yeni ve dídymos - ikiz (praseodimyum) kelimesinden gelen isim, keşfin tarihiyle ilişkilidir. Metal; yoğunluk 6,908 g/cm3, T pl 1016°C. Uçak ve roket üretimi için alaşımların (örneğin Mg, Al veya Ti içeren) bileşeni, lazer malzemeleri.
neodimyumNEODYMYUM (enlem. Neodimyum), Nd (“neodimyum” olarak okunur), atom numarası 60, atom ağırlığı 144.24 olan kimyasal element. Beş izotoptan oluşur: 142 Nd (%27,07), 143 Nd (%12,17), 145 Nd (%8,30), 146 Nd (%17,22) ve 148 Nd (%5,78) ve radyoaktif izotoplar 144 Nd (%23,78, yarı ömür) T 1/2 = 5,10 15 yıl) ve 150 Nd (%5,67, yarı ömür) T 1/2 = 2,10 15 yıl). Dış elektronik katmanların konfigürasyonu 4 S 2
P 6
D 10 F 4
5'ler 2
P 6
6'lı 2
. Bileşiklerdeki oksidasyon durumu +3'tür (değerlik III), daha az sıklıkla +4 ve +2'dir (değerlik IV ve II).
Nadir toprak elementlerine (lantanitlerin seryum alt grubu) aittir. Periyodik tablonun 6. periyodunda III B grubunda yer alır.
Nötr bir atomun yarıçapı 0,182 nm, Lu 3+ iyonunun yarıçapı 0,112-0,141 nm, Nd 2+ iyonunun yarıçapı 0,143-0,149 nm'dir. İyonlaşma enerjileri 5,49, 10,72, 22,1, 40,41 eV. Pauling'e göre elektronegatiflik (santimetre. PAULING Linus) 1,07.
Keşif tarihi
Neodimyum, 1885 yılında Avusturyalı kimyager K. Auer von Welsbach tarafından keşfedildi. (santimetre. AUER von WELSBACH Karl) 1839'da Fransız kimyager K. G. Mosander tarafından keşfedilen şeyi kuran (santimetre. MOSANDER Carl Gustav) didymium elementi aslında benzer fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip iki elementin karışımıdır ve buna neodimyum ve praseodimyum adlarını vermiştir. (santimetre. PRASEODYUM). Neodimyumun keşfinin tarihi ismine de yansıyor (Yunanca neos - yeni ve didymos - çift kelimesinden geliyor).
Doğada olmak
Neodimyum en yaygın nadir toprak elementlerinden biridir. Yerkabuğunda içeriği %2,5·10 -3, deniz suyunda ise 9,2·10 -6 mg/l'dir. Bastnäsite minerallerine dahil (santimetre. BASTNESİT),
monazit (santimetre. MONAZİT) ve loparit (santimetre. LOPARİT).
Fiş
Nadir toprak elementleri ayrıştırıldığında neodim, hafif lantanitlerle birlikte yoğunlaşır ve praseodim ile birlikte izole edilir. Daha fazla ayırma, iyon kromatografisi veya ekstraksiyon yöntemleri kullanılarak gerçekleştirilir. Neodim metali, bir neodimyum klorür veya florür NdF3, NdCl3 eriyiğinin elektrolizi ile üretilir.
Fiziksel ve kimyasal özellikler
Neodim açık gri bir metaldir. 885°C'nin altında, lantan tipi altıgen kafesli a-modifikasyonu stabildir, A= 0,36579 nm ve c = 1,17002 nm, 885°C'nin üzerinde ve 1016°C erime noktasına kadar - a-Fe tipi kübik kafes ile b-modifikasyonu. Kaynama noktası 3027°C, yoğunluk a-Nd 6,908 kg/dm3.
Neodimyum, ağır lantanitlere göre oksidasyona karşı daha az dirençlidir. Havada ısıtıldığında hızla oksitlenerek Nd203 oksit oluşturur. Kaynayan suyla şiddetli reaksiyona girerek hidrojen açığa çıkarır ve hidroksit Nd(OH)3 oluşturur:
2Nd + 6H20 = 3Nd(OH)3 + 3H2
Isıtıldığında halojenler, nitrojen, hidrojen, kükürt ve diğer metal olmayanlarla reaksiyona girer. Mineral asitlerle şiddetli reaksiyona girer.
Nd203 oksit temel özelliklere sahiptir; orta kuvvette Nd(OH)3 bazına karşılık gelir. Suda çözünebilen neodimyum tuzları arasında klorür, nitrat, asetat ve sülfat yer alır ve az çözünen tuzlar arasında oksalat, florür, karbonat ve fosfat bulunur.
Başvuru
Neodimyum, mischmetalin, magnezyumlu hafif alaşımların bir bileşenidir (santimetre. MAGNEZYUM) ve alüminyum. (santimetre. ALÜMİNYUM) Neodimyum demir alaşımı (santimetre.ÜTÜ) ve bor (santimetre. BOR (kimyasal element)) kalıcı mıknatıs yapımında kullanılır. Neodimyum oksit ve fosfat – renkli cam ve seramik yapımında kullanılan bir pigment. Neodimyum oksit Nd203, neodimyum camın (lazer malzemesi) eritilmesinde kullanılır ve itriyum-alüminyum garnet üretiminde katkı maddesi olarak görev yapar.
ansiklopedik sözlük. 2009 .
Eş anlamlı:Diğer sözlüklerde “neodimyum” un ne olduğunu görün:
- (Neodimyum), Nd, periyodik sistemin III. Grubunun kimyasal elementi, atom numarası 60, atom ağırlığı 144.24; nadir toprak elementlerine aittir; metal. Neodimyum ilk kez 1885 yılında Avusturyalı kimyager K. Auer von Welsbach tarafından elde edildi... Modern ansiklopedi
Neodimyum- (Neodimyum), Nd, periyodik sistemin III. Grubunun kimyasal elementi, atom numarası 60, atom ağırlığı 144.24; nadir toprak elementlerine aittir; metal. Neodimyum ilk olarak 1885 yılında Avusturyalı kimyager K. Auer von Welsbach tarafından elde edildi. ... Resimli Ansiklopedik Sözlük
- (enlem. Neodimyum) Periyodik tablonun III. Grubunun kimyasal bir elementi olan Nd, atom numarası 60, atom ağırlığı 144.24, lantanitlere aittir. Yunanca neos new ve didymos ikizinden (praseodimyum) gelen isim, keşfin tarihi ile ilişkilidir. Metal;… … Büyük Ansiklopedik Sözlük
- (sembol Nd), gümüşi sarı kimyasal element, metal, LANTANOIDS'e aittir. İlk kez 1885 yılında oksit formunda izole edilmiştir. Saf metal 1925 yılında elde edilmiştir. Esas olarak monazit ve bastnäsit yataklarında bulunur.… … Bilimsel ve teknik ansiklopedik sözlük
