Неодим нь Nd тэмдэгтэй, атомын дугаар 60-тай химийн элемент юм. Энэ нь агаарт бүдгэрдэг зөөлөн мөнгөлөг металл юм. Үүнийг 1885 онд Австрийн химич Карл Ауэр фон Велсбах нээжээ. Уг бодис нь моназитын элсний орд, эрдэс бастназитэд их хэмжээгээр агуулагддаг.
Түүх
Газрын ховор металлын неодимийг Австрийн химич барон Карл Ауэр фон Велсбах 1885 онд Вена хотод нээжээ. Эрдэмтэд спектроскопийн шинжилгээгээр салгасны дараа азотын хүчлээс давхар аммонийн нитратын тетрахидратыг фракцаар талсжуулах замаар дидам гэгддэг материалаас шинэ бодисыг (мөн празеодим элемент) ялгаж авчээ. Гэсэн хэдий ч 1925 он хүртэл энэ элементийг цэвэр хэлбэрээр нь олж авах боломжгүй байсан.
1940-өөд оны сүүл хүртэл металл үйлдвэрлэх арилжааны гол арга нь нитратын давхар талстжилт байв. Энэ арга нь үр дүнгүй бөгөөд олж авсан бодисын хэмжээ бага байсан. Линдсей химийн хэлтэс нь неодимийн томоохон үйлдвэрлэлийг анх эхлүүлсэнион солилцооны цэвэршүүлэх арга. 1950-иад оноос хойш өндөр цэвэршүүлсэн (99%-иас дээш) элементийг голчлон газрын ховор элементээр баялаг моназитын галидын давсны электролизээр ион солилцох процессоор гаргаж авсан.
Одоогоор ихэнх металл неодимийг бастназитаас гаргаж авдаг. Технологийн дэвшил, сайжруулсан цэвэрлэх аргын хөгжил нь үүнийг үйлдвэрлэлд өргөнөөр ашиглахад хүргэсэн.
Тодорхойлолт
Химийн элемент нь байгальд металл хэлбэрээр байдаггүй, түүнийг бусад лантанидуудтай (ялангуяа празеодимтэй) хольсон дидими бодисоос тусгаарладаг. Неодим нь газрын ховор металлын ангилалд багтдаг ч энэ нь кобальт, никель, зэсээс дутахааргүй элбэг тохиолддог элемент бөгөөд дэлхийн царцдасд өргөн тархсан байдаг. Ихэнх бодис нь Хятадаас ирдэг.
Неодимийн нэгдлүүдийг анх 1927 онд шилэн будагч бодис болгон худалдаанд ашиглаж эхэлсэн бөгөөд нүдний шилний линзэнд түгээмэл хэрэглэгддэг нэмэлт бодис хэвээр байна. Nd3+ ион агуулсан учир неодимийн нэгдлүүдийн өнгө нь ихэвчлэн улаавтар ягаан өнгөтэй байдаг ч гэрэлтүүлгийн төрлөөс хамаарч өөр өөр байдаг.
Програм
Ндодими агуулсан линзийг 1047-1062 нанометрийн долгионы урттай хэт улаан туяаны цацраг ялгаруулдаг лазерд ашигладаг. Тэдгээрийг маш өндөр чадалтай системд, жишээлбэл, инерцийн туршилтанд ашигладагхязгаарлалт.
Nd:металыг Nd:YAG лазерын бусад талстуудтай (иттриум хөнгөн цагаан анар гэх мэт) ашигладаг. Энэ тохиргоо нь ихэвчлэн 1064 нм орчим долгионы урттай хэт улаан туяаг ялгаруулдаг. Энэ нь хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг хатуу төлөвт лазеруудын нэг юм.
Неодим металлын өөр нэг чухал хэрэглээ бол хүчирхэг, өндөр бат бэх байнгын соронз хийхэд ашигладаг хайлшийн арматурын бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Эдгээрийг микрофон, мэргэжлийн чанга яригч, чихний доторх чихэвч, өндөр хүчин чадалтай тогтмол гүйдлийн мотор, компьютерийн хатуу диск зэрэг бага соронзон масс (эзэлхүүн) эсвэл хүчтэй соронзон орон шаардлагатай бүтээгдэхүүнүүдэд өргөнөөр ашигладаг.
Том неодим соронзыг өндөр хүчин чадалтай, жинтэй цахилгаан мотор (жишээ нь эрлийз машин) болон генератор (жишээ нь нисэх онгоц, салхин цахилгаан станцын цахилгаан үүсгүүр) зэрэгт ашигладаг. Мөн элементийг зарим хайлшийг хатууруулахад ашигладаг. Жишээлбэл, титан энэ бодисоос ердөө 1.5%-ийг нэмснээр нэг хагас дахин хүчтэй болдог.
Физик шинж чанар
Металл неодим нь сонгодог mischmetal-д (газрын ховор элементийн хайлш) агуулагддаг бөгөөд түүний концентраци нь ихэвчлэн 18% байдаг. Цэвэр хэлбэрээр энэ элемент нь алтлаг мөнгөлөг өнгөтэй металл гялбаатай боловч энгийн агаарт хурдан исэлддэг. Исэлдлийн давхарга үүсч, хальсалж, металыг цаашдын исэлдэлтэнд оруулдаг. Тиймээс,см-ийн дээж нь жилийн дотор бүрэн исэлддэг.
Неодим нь ихэвчлэн хоёр аллотроп хэлбэрээр байдаг бөгөөд давхар зургаан өнцөгт куб бүтэцтэй төвөөс төв рүү шилждэг. Энэ нь 1024 ° C-т хайлж, 3074 ° C-т буцалгаж эхэлдэг. Хатуу фаз дахь бодисын нягт нь 7.01 г/см3, шингэн төлөвт 6.89 г/см3.
Атомын шинж чанарууд:
- Исэлдүүлэх төлөв: +4, +3, +2 (үндсэн исэл).
- Цахим сөрөг чанар: 1, 14 (Санал асуулгын хуваарь).
- Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр: 16.5 Вт/(м К).
- Иончлолын энерги: 1: 533, 1 кЖ/моль, 2: 1040 кЖ/моль, 3: 2130 кЖ/моль.
- Атомын радиус: 181 пикометр.
Химийн шинж чанар
Металл неодим нь агаарт удаан бүдгэрч, 150°C-т амархан шатаж, неодим(III) исэл үүсгэдэг:
4Д + 3O2 → 2 дахь2O3
Энэ бол цахилгаан эерэг элемент юм. Энэ нь хүйтэн усаар удаан, харин халуун усаар хурдан урвалд орж, неодим (III) гидроксид үүсгэдэг:
2 дахь(үүд) + 6H2O(l) → 2nd(OH)3 (суу) + 3H 2(g)
Металл нь бүх галогентэй хүчтэй урвалд ордог ба шингэрүүлсэн хүхрийн хүчилд амархан уусч нил ягаан Nd(III) ион агуулсан уусмал үүсгэдэг.
Үйлдвэрлэл
Неодим металл байгальд чөлөөт элементийн хувьд хэзээ ч байдаггүй. зэрэг хүдрээс олборлодогбусад лантанидууд болон бусад элементүүдтэй холбоотой бастназит ба монацит. Эдгээр ашигт малтмалын олборлолтын гол бүсүүд нь Хятад, АНУ, Бразил, Энэтхэг, Шри Ланка, Австралид байрладаг. ОХУ-д ч жижиг ордуудад хайгуул хийсэн.
Неодимийн нөөц 8 сая тонн орчим гэж тооцоолсон. Дэлхийн царцдас дахь түүний агууламж ойролцоогоор 38 мг/кг байгаа нь газрын ховор элементийн дунд церийн дараа орох хамгийн өндөр агууламж юм. Дэлхийн металлын үйлдвэрлэл 7000 орчим тонн байдаг. Үйлдвэрлэлийн гол хэсэг нь Хятадад харьяалагддаг. БНХАУ-ын засгийн газар саяхан уг элементийг стратегийн ач холбогдолтой гэж үзэн экспортод нь хязгаарлалт тавьсан нь хэрэглэгч орнуудад бага зэрэг түгшүүр төрүүлж, неодимийн үнийг 500 доллар хүртэл огцом өсгөхөд хүргэв. Өнөөдөр нэг кг цэвэр металлын дундаж үнэ 300-350 ам.долларын хооронд хэлбэлздэг бол неодимийн исэл хямд: 70-130 ам.доллар.
Хятадын засгийн газрын хязгаарлалтыг тойрч хууль бус наймаанаас болж металлын үнэ 40 ам.доллар болтлоо унасан тохиолдол бий. Үнэ болон олдоц тодорхойгүй байдал нь Японы компаниудыг газрын ховор элемент багатай эсвэл огт байхгүй байнгын соронз болон холбогдох цахилгаан мотор бүтээхэд хүргэсэн.
