Elemento mágico de terras raras: “Rei dos ímãs permanentes” - Neodímio

bastnasita

O neodímio, de número atômico 60 e massa atômica 144,24, com um teor de 0,00239% na crosta, é encontrado principalmente na monazita e na bastnaesita. Existem sete isótopos de neodímio na natureza: neodímio 142, 143, 144, 145, 146, 148 e 150, dos quais o neodímio 142 apresenta o maior teor. Com o surgimento do praseodímio, surgiu o neodímio. A chegada do neodímio ativou o setor de terras raras e desempenhou um papel importante nele, influenciando o mercado de terras raras.

Descoberta do Neodímio

Karl Orvon Welsbach (1858-1929), o descobridor do neodímio

Em 1885, o químico austríaco Carl Orvon Welsbach (Carl Auer von Welsbach) descobriu o neodímio em Viena. Ele separou o neodímio e o praseodímio de materiais simétricos de neodímio, separando e cristalizando o nitrato de amônio tetraidratado do ácido nítrico e, ao mesmo tempo, separando-o por análise espectral, mas só foi possível separá-lo em uma forma relativamente pura em 1925.

Desde a década de 1950, o neodímio de alta pureza (acima de 99%) tem sido obtido principalmente pelo processo de troca iônica da monazita. O metal em si é obtido pela eletrólise de seu sal haleto. Atualmente, a maior parte do neodímio é extraída de (Ce,La,Nd,Pr)CO3F em natanita e purificada por extração com solvente. A purificação por troca iônica reserva essa pureza máxima (geralmente > 99,99%) para a preparação. Como é difícil remover os últimos vestígios de praseodímio na era em que a fabricação depende da tecnologia de cristalização em etapas, o vidro de neodímio inicial fabricado na década de 1930 apresenta uma cor púrpura mais pura e um tom mais avermelhado ou alaranjado do que a versão moderna.

Metal de neodímio

O neodímio metálico possui brilho prateado brilhante, ponto de fusão de 1024 °C, densidade de 7,004 g/cm3 e paramagnetismo. O neodímio é um dos metais de terras raras mais ativos, oxidando e escurecendo rapidamente no ar, formando uma camada de óxido e, em seguida, descascando, expondo o metal a mais oxidação. Portanto, uma amostra de neodímio com um centímetro de tamanho oxida completamente em um ano. Reage lentamente em água fria e rapidamente em água quente.

Configuração eletrônica de neodímio

Configuração eletrônica:

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

O desempenho do laser de neodímio é determinado pela transição de elétrons orbitais 4f entre diferentes níveis de energia. Este material de laser é amplamente utilizado em comunicação, armazenamento de informações, tratamento médico, usinagem, etc. Entre eles, a granada de ítrio e alumínio Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) é amplamente utilizada com excelente desempenho, e a granada de gadolínio e escândio e gálio dopada com Nd apresenta maior eficiência.

Aplicação de Neodímio

O maior usuário de neodímio é o material magnético permanente NdFeB. O ímã NdFeB é chamado de "rei dos ímãs permanentes" devido à sua alta energia magnética. É amplamente utilizado em eletrônicos, máquinas e outras indústrias devido ao seu excelente desempenho. Francis Wall, professor de mineração aplicada na Escola de Mineração Cumberland, Universidade de Exeter, Reino Unido, afirmou: "Em termos de ímãs, não há realmente nada que possa competir com o neodímio. O desenvolvimento bem-sucedido do Espectrômetro Magnético Alfa indica que as propriedades magnéticas dos ímãs NdFeB na China atingiram o nível de classe mundial."

Ímã de neodímio no disco rígido

O neodímio pode ser usado para fazer cerâmica, vidro roxo brilhante, rubi artificial em lasers e vidros especiais que filtram raios infravermelhos. É usado em conjunto com o praseodímio para fabricar óculos de proteção para sopradores de vidro.

Adicionar 1,5% a 2,5% de óxido de nano neodímio à liga de magnésio ou alumínio pode melhorar o desempenho em altas temperaturas, a estanqueidade ao ar e a resistência à corrosão da liga, sendo amplamente utilizada como material aeroespacial para aviação.

A granada de nano-ítrio e alumínio dopada com nano-óxido de neodímio produz um feixe de laser de ondas curtas, amplamente utilizado para soldagem e corte de materiais finos com espessura abaixo de 10 mm na indústria.

Barra de laser Nd:YAG

No tratamento médico, o laser de nano granada de alumínio e ítrio dopado com nano óxido de neodímio é usado para remover feridas cirúrgicas ou desinfetar feridas em vez de bisturis cirúrgicos.

O vidro de neodímio é produzido pela adição de óxido de neodímio ao vidro fundido. A cor lavanda geralmente aparece no vidro de neodímio sob a luz solar ou lâmpada incandescente, mas o azul-claro aparece sob a iluminação de lâmpada fluorescente. O neodímio pode ser usado para colorir tons delicados de vidro, como violeta puro, vermelho vinho e cinza quente.

vidro de neodímio

Com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia e a expansão e extensão da ciência e tecnologia de terras raras, o neodímio terá um espaço de utilização mais amplo