Elemento mágico de terras raras: “Rei do ímã permanente” – Neodímio

bastnasita

O neodímio, número atômico 60, peso atômico 144,24, com teor de 0,00239% na crosta, existe principalmente na monazita e na bastnesita. Existem sete isótopos de neodímio na natureza: neodímio 142, 143, 144, 145, 146, 148 e 150, entre os quais o neodímio 142 tem o maior teor. Com o nascimento do praseodímio, surgiu o neodímio. A chegada do neodímio ativou o campo de terras raras e desempenhou um papel importante nele.E influencia 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 dos materiais simétricos de neodímio separando e cristalizando o nitrato de amônio tetra-hidratado do ácido nítrico e, ao mesmo tempo, separou-o por análise espectral, mas não foi separado em uma forma relativamente pura até 1925.

Desde 1950, o neodímio de alta pureza (mais de 99%) foi obtido principalmente pelo processo de troca iônica da monazita. O próprio metal é obtido pela eletrólise de seu sal haleto. Atualmente, a maior parte do neodímio é extraída de (Ce,La,Nd,Pr)CO3F em basta Nathanita e purificado por extração com solvente. A purificação por troca iônica reserva a mais alta pureza (geralmente> 99,99%) para preparação. Como é difícil remover o último vestígio de praseodímio na era em que a fabricação depende da tecnologia de cristalização por etapas, o primeiro vidro de neodímio fabricado na década de 1930 tem uma cor roxa mais pura e um tom mais vermelho ou laranja que a versão moderna.

Metal neodímio

O neodímio metálico possui brilho metálico prateado brilhante, ponto de fusão de 1024°C, densidade de 7,004 g/cm2 e paramagnetismo. O neodímio é um dos metais de terras raras mais ativos, que oxida e escurece rapidamente no ar, depois forma uma camada de óxido e depois se desprende, expondo o metal a mais oxidação. Portanto, a amostra de neodímio com tamanho de um centímetro é completamente oxidada 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 do neodímio é causado pela transição dos elétrons orbitais 4f entre diferentes níveis de energia. Este material laser é amplamente utilizado em comunicação, armazenamento de informações, tratamento médico, usinagem, etc. Entre eles, granada de ítrio-alumínio Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) é amplamente utilizada com excelente desempenho, e granada de gadolínio escândio e gálio dopada com Nd com maior eficiência.

Aplicação de Neodímio

O maior usuário de neodímio é o material magnético permanente NdFeB. O ímã NdFeB é chamado de “o rei dos ímãs permanentes” devido ao seu produto de alta energia magnética. É amplamente utilizado em eletrônica, máquinas e outras indústrias por seu excelente desempenho. Francis Wall, professor de mineração aplicada na Cumberland School of Mining, Universidade de Exeter, Reino Unido, disse: “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 laser e vidro especial que pode filtrar os raios infravermelhos. Usado junto com o praseodímio para fazer óculos para sopradores de vidro.

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

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

Haste de laser Nd:YAG

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

O vidro de neodímio é feito adicionando óxido de neodímio ao vidro fundido. O lavanda geralmente aparece em vidro de neodímio sob a luz solar ou em lâmpadas incandescentes, mas o azul claro aparece sob a iluminação de lâmpadas fluorescentes. 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