Neodym ist ein chemisches Element mit dem Symbol Nd und Atomnummer 60. Es ist ein weiches silberfarbenes Metall, das in Luft trübe wird. Neodym wurde 1885 vom österreichischen Chemiker Carl Auer von Welsbach entdeckt. Es ist in bedeutenden Mengen in den Erzmineralen monazite und bastnäsite da. Neodym wird natürlich in der metallischen Form nicht gefunden oder mit anderem lanthanides unvermischt, und es wird gewöhnlich für den allgemeinen Gebrauch raffiniert. Obwohl Neodym als eine "seltene Erde" klassifiziert wird, ist es nicht seltener als Kobalt, Nickel und Kupfererz, und wird in der Kruste der Erde weit verteilt. Der grösste Teil des Neodyms in der Welt wird in China abgebaut.

Neodym-Zusammensetzungen wurden zuerst als Glasfärbemittel 1927 gewerblich verwendet, und sie bleiben ein populärer Zusatz in der Brille. Die Farbe von Neodym-Zusammensetzungen — wegen des Ions von Nd (III) — ist häufig ein rötlich-purpurroter, aber es ändert sich mit dem Typ der Beleuchtung wegen Leuchtstoffeffekten. Eine Neodym-lackierte Brille wird auch in Lasern verwendet, die Infrarotlicht mit Wellenlängen zwischen 1047 und 1062 Nanometern ausstrahlen. Diese sind in äußerst hohen Macht-Anwendungen wie Experimente in der Trägheitsbeschränkungsfusion verwendet worden.

Neodym wird auch mit verschiedenen anderen Substrat-Kristallen, wie Yttrium-Aluminiumgranat in verwendet. Dieser Laser strahlt gewöhnlich Infrarotwellen an einer Wellenlänge von ungefähr 1064 Nanometern aus. Der Nd:YAG Laser ist einer der meistens verwendeten Halbleiterlaser.

Ein anderer Hauptgebrauch des Neodyms ist als das freie reine Element. Es wird als ein Bestandteil in der Legierung verwendet, die verwendet ist, um Neodym-Magnete der hohen Kraft - die stärksten dauerhaften bekannten Magnete zu machen. Diese Magnete werden in solchen Produkten wie Mikrofone, Berufslautsprecher, Kopfhörer im Ohr und Computerfestplatten weit verwendet, wo niedrige Magnet-Masse oder Volumen oder starke magnetische Felder erforderlich sind. Größere Neodym-Magnete werden in der hohen Macht gegen das Gewicht elektrische Motoren (zum Beispiel in hybriden Autos) und Generatoren (zum Beispiel Flugzeug und Windturbine elektrische Generatoren) verwendet.

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Neodym, ein seltenes Erdmetall, ist im klassischen mischmetal bei einer Konzentration von ungefähr 18 % da gewesen. Metallisches Neodym hat einen hellen, silberfarbenen metallischen Schimmer, aber als eines der mehr reaktiven lanthanide Selten-Erdmetalle oxidiert es schnell in gewöhnlicher Luft. Die Oxydschicht, die sich dann formt, schält sich ab, und das stellt das Metall zur weiteren Oxydation aus. So oxidiert eine zentimeter-große Probe des Neodyms völlig innerhalb eines Jahres.

Neodym besteht in zwei Allotropic-Formen mit einer Transformation von einem doppelten sechseckigen bis eine Körper - Kubikstruktur, die an ungefähr 863 °C stattfindet.

Chemische Eigenschaften

Neodym-Metall wird langsam in Luft trübe, und es brennt sogleich an ungefähr 150 °C, um Neodym (III) Oxyd zu bilden:

:4 Nd + 3 O  2 NdO

Neodym ist ganz electropositive Element, und es reagiert langsam mit kaltem Wasser, aber ganz schnell mit heißem Wasser, um Neodym-Hydroxyd zu bilden:

:2 Nd (s) + 6 HO (l)  2 Nd (OH) (aq) + 3 H (g)

Neodym-Metall reagiert enthusiastisch mit allen Halogenen:

:2 Nd (s) + 3 F (g)  2 NdF (s) [eine violette Substanz]

:2 Nd (s) + 3 Kl. (g)  2 NdCl (s) [eine malvenfarbige Substanz]

:2 Nd (s) + 3 Br (g)  2 NdBr (s) [eine violette Substanz]

:2 Nd (s) + 3 ich (g)  2 NdI (s) [eine grüne Substanz]

Neodym löst sich sogleich in verdünnter Schwefelsäure auf, um Lösungen zu bilden, die das lila Nd (III) Ion enthalten. Diese bestehen als [Nd (OH)] Komplexe:

:2 Nd (s) + 3 HSO (aq)  2 Nd (aq) + 3 SO (aq) + 3 H (g)

Zusammensetzungen

Neodym-Zusammensetzungen schließen ein

• Halogenide: Neodym (III) Fluorid - NdF; Neodym (III) Chlorid - NdCl; Neodym (III) Bromid - NdBr; Neodym (III) iodide - NdI
• Oxyde: Neodym (III) Oxyd - NdO
• Sulfide: Neodym (II) Sulfid - NdS, Neodym (III) Sulfid - NdS
• Nitride: Neodym (III) Nitrid - NdN
• Hydroxyd: Neodym (III) Hydroxyd - Nd (OH)
• Phosphid: Neodym-Phosphid - NdP
• Karbid: Neodym (III) Karbid - NdC
• Nitrat: Neodym (III) Nitrat - Nd (KEIN)
• Sulfat: Neodym (III) Sulfat - Nd (SO)

Einige Neodym-Zusammensetzungen haben Farben, die sich gestützt auf dem Typ der Beleuchtung ändern.

File:Neodymium vergleicht sich tl1.jpg|Neodymium in der Tube-Beleuchtung (TL)

File:Neodymium vergleicht sich fluorescent1.jpg|Neodymium in der energiesparenden Neonbeleuchtung

File:Neodymium vergleicht sich daylight1.jpg|Neodymium im normalen Tageslicht

Isotope

Natürlich vorkommendes Neodym ist eine Mischung von fünf stabilen Isotopen, Nd, North Dakota, North Dakota, North Dakota und Nd mit Nd, der das reichlichste (27.2 % des natürlichen Überflusses), und zwei Radioisotope, Nd und Nd ist. Insgesamt sind 31 Radioisotope des Neodyms mit den stabilsten Radioisotopen entdeckt worden, die die natürlich vorkommenden sind: Nd (Alpha-Zerfall mit einer Halbwertzeit (T) 2.29×10 Jahre) und Nd (verdoppeln Beta-Zerfall, T = 7×10 Jahre, ungefähr). Alle restlichen radioaktiven Isotope haben Halbwertzeiten, die kürzer sind als elf Tage, und die Mehrheit von diesen Halbwertzeiten hat, die kürzer sind als 70 Sekunden. Neodym hat auch 13 bekannte Meta-Staaten mit dem stabilsten Nd (T = 5.5 Stunden), Nd (T = 5.5 Minuten) und Nd (T ~ 70 Sekunden) zu sein.

Die primären Zerfall-Weisen vor dem reichlichsten stabilen Isotop, Nd, sind Elektronfestnahme und Positron-Zerfall und die primäre Weise, nachdem Beta minus der Zerfall ist. Die primären Zerfall-Produkte vor Nd sind Element Pr (Praseodym) Isotope und die primären Produkte sind danach Element-Premierminister (Promethium) Isotope.

Geschichte

Neodym wurde von Baron Carl Auer von Welsbach, einem österreichischen Chemiker in Wien 1885 entdeckt. Er hat Neodym, sowie das Element-Praseodym, von einem Material bekannt als didymium mittels der Bruchkristallisierung des doppelten Ammonium-Nitrats tetrahydrates von Stickstoffsäure getrennt, während er der Trennung durch die spektroskopische Analyse gefolgt ist; jedoch wurde es in der relativ reinen Form bis 1925 nicht isoliert. Das Namenneodym wird aus den griechischen Wörtern neos (νέος), neu, und didymos (), Zwilling abgeleitet.

Doppelte Nitrat-Kristallisierung war die Mittel der kommerziellen Neodym-Reinigung bis zu den 1950er Jahren. Lindsay Chemische Abteilung war erst, um groß angelegte mit dem Ionaustauschreinigung des Neodyms zu kommerzialisieren. Als man in den 1950er Jahren, hohe Reinheit (über 99 %) angefangen hat, wurde Neodym in erster Linie durch einen Ion-Austauschprozess bei monazite, Mineralreichen in seltenen Erdelementen erhalten. Das Metall selbst wird durch die Elektrolyse seiner Halogenid-Salze erhalten. Zurzeit wird der grösste Teil des Neodyms aus bastnäsite, (Ce, Louisiana, North Dakota, Puerto Rico) COF herausgezogen, und durch die lösende Förderung gereinigt. Mit dem Ionaustauschreinigung wird vorbestellt, für die höchste Reinheit vorzubereiten (normalerweise> 99.99 %). Die sich entwickelnde Technologie und verbesserte Reinheit von gewerblich verfügbarem Neodym-Oxyd, wurden im Äußeren des Neodym-Glases widerspiegelt, das in Sammlungen heute wohnt. Frühe Neodym-Brille gemacht hat in den 1930er Jahren eine rötlichere oder orange Tönung als moderne Versionen, die, wegen der Schwierigkeiten sauberer purpurrot sind, die letzten Spuren des Praseodymes im Zeitalter zu entfernen, als auf Bruchkristallisierungstechnologie verlassen werden musste.

Ereignis und Produktion

Neodym wird in der Natur als das freie Element nie gefunden, aber eher kommt es in Erzen wie monazite und bastnäsite vor, die kleine Beträge aller seltenen Erdmetalle enthalten. Die abbauenden Hauptgebiete sind in China, den Vereinigten Staaten, Brasilien, Indien, Sri Lanka und Australien. Die Reserven des Neodyms werden auf ungefähr acht Millionen Tonnen geschätzt. Obwohl es den seltenen Erdmetallen gehört, ist Neodym überhaupt nicht selten. Sein Überfluss in der Erdkruste ist ungefähr 38 Mg/Kg, der im höchsten Maße unter Selten-Erdelementen im Anschluss an Cerium zweit ist. Die Produktion in der Welt des Neodyms war ungefähr 7,000 Tonnen 2004. Der Hauptteil der aktuellen Produktion ist von China, dessen Regierung kürzlich strategische Material-Steuerungen auf dem Element auferlegt hat, einige Sorgen in sich verzehrenden Ländern ausdrückend. Neodym wird auch in Kanada erzeugt, dadurch einige der Sorgen vermindernd.

Neodym ist normalerweise 10 % bis 18 % des seltenen Erdinhalts von kommerziellen Ablagerungen der leichten seltenen Erdelement-Minerale bastnasite und monazite. Mit Neodym-Zusammensetzungen, die für den dreiwertigen lanthanides am stärksten farbig sind, kann dieser Prozentsatz des Neodyms gelegentlich die Färbung von seltenen Erdmineralen beherrschen — wenn sie sich bewerben, fehlen chromophores. Es gibt gewöhnlich eine rosa Färbung. Hervorragende Beispiele davon schließen monazite Kristalle von den Zinnablagerungen in Llallagua, Bolivien, ancylite von Mont Saint-Hilaire, Quebec oder lanthanite vom Saucon Tal, Pennsylvanien ein. Als mit der Neodym-Brille ändern solche Minerale ihre Farben unter den sich unterscheidenden Lichtverhältnissen. Die Absorptionsbänder des Neodyms wirken mit dem sichtbaren Emissionsspektrum des Quecksilberdampfs, mit dem UV ungefilterten Kurzwellenlicht das Veranlassen von Neodym enthaltende Minerale aufeinander, eine kennzeichnende grüne Farbe zu widerspiegeln. Das kann damit beobachtet werden, Sande zu monazite-enthalten oder Erz zu bastnasite-enthalten.

Anwendungen

• Neodym hat eine ungewöhnlich große spezifische Hitzekapazität bei Temperaturen des flüssigen Heliums, so ist in cryocoolers nützlich
• Wahrscheinlich wegen Ähnlichkeiten zu Ca, wie man berichtet hat, hat North Dakota Pflanzenwachstum gefördert. Seltene Erdelement-Zusammensetzungen werden oft in China als Dünger verwendet.
• Samarium-Neodym, das datiert, ist nützlich, für die Altersbeziehungen von Felsen und Meteorsteinen zu bestimmen.
• Größe und Kraft des vulkanischen Ausbruchs können durch die Abtastung für Neodym-Isotope vorausgesagt werden. Kleine und große vulkanische Ausbrüche erzeugen Lava mit der verschiedenen Neodym-Isotop-Zusammensetzung. Von der Zusammensetzung von Isotopen sagen Wissenschaftler voraus, wie groß der kommende Ausbruch sein wird, und diese Information verwenden, um Einwohner vor der Intensität des Ausbruchs zu warnen.

Magnete

Neodym-Magnete sind die stärksten dauerhaften Magnete bekannt - NdFeB. Ein Neodym-Magnet von einigen Grammen kann eintausendmal sein eigenes Gewicht heben. Diese Magnete sind leichter preiswerter und stärker als Magnete des Samarium-Kobalt. Jedoch sind sie auf alle Weisen nicht höher, weil Neodym-basierte Magnete ihren Magnetismus bei hohen Temperaturen verlieren und dazu neigen zu verrosten, während Magnete des Samarium-Kobalt nicht tun.

Neodym-Magnete erscheinen in Produkten wie Mikrofone, Berufslautsprecher, Kopfhörer im Ohr, Gitarre und Bassgitarrenerholungen und Computerfestplatten, wo niedrige Masse, kleines Volumen oder starke magnetische Felder erforderlich sind. Neodym-Magnet elektrische Motoren sind auch für die Entwicklung des rein elektrischen Musterflugzeuges innerhalb des ersten Jahrzehnts des 21. Jahrhunderts zum Punkt verantwortlich gewesen, dass diese inneres Verbrennen versetzen, hat Modelle international angetrieben. Ebenfalls, wegen dieser hohen magnetischen Kapazität pro Gewicht, wird Neodym in den elektrischen Motoren von hybriden und elektrischen Automobilen, und in den Elektrizitätsgeneratoren von einigen Designs von kommerziellen Windturbinen verwendet (nur Windturbinen mit dem "dauerhaften Magnet" Generatoren verwenden Neodym). Fahren Sie zum Beispiel elektrische Motoren jedes Toyota Prius verlangen ein Kilogramm (2.2 Pfunde) des Neodyms pro Fahrzeug.

Neodym hat Laser lackiert

Bestimmte durchsichtige Materialien mit einer kleinen Konzentration von Neodym-Ionen können in Lasern als Gewinn-Medien für Infrarotwellenlängen (1054-1064 nm), z.B (Yttrium-Aluminiumgranat), Nd:YLF (Yttrium-Lithiumfluorid), Nd:YVO (Yttrium orthovanadate), und Nd:glass verwendet werden. Neodym-lackierte Kristalle (normalerweise Nd:YVO) erzeugen Hochleistungsinfrarotlaserbalken, die zum grünen Laserlicht in kommerziellen DPSS tragbaren Lasern und den Laserzeigestöcken umgewandelt werden.

Der aktuelle Laser am Vereinigten Königreich kann Atomic Weapons Establishment (AWE), der HELEN (Hoher Energielaser das Darstellen des Neodyms) 1-terawatt mit dem Neodymglaslaser, auf die Mittelpunkte des Drucks und der Temperaturgebiete zugreifen und wird verwendet, um Daten dafür zu erwerben, darauf zu modellieren, wie Dichte, Temperatur und Druck innerhalb von Sprengköpfen aufeinander wirken. HELEN kann plasmas von ungefähr 10 K schaffen, von denen Undurchsichtigkeit und Übertragung der Radiation gemessen werden.

Neodym-Glas Halbleiterlaser wird in der äußerst hohen Macht (terawatt Skala), hohe Energie (Megajoule) vielfache Balken-Systeme für die Trägheitsbeschränkungsfusion verwendet. Nd:glass Laser sind gewöhnlich Frequenz, die zur dritten Harmonischen an 351 nm in Laserfusionsgeräten verdreifacht ist.

Neodym-Glas für andere Anwendungen

Neodym-Glas (Nd:glass) wird durch die Einschließung von Neodym-Oxyd (NdO) im Glas erzeugt schmelzen. Gewöhnlich im Tageslicht oder leichten Glühneodym erscheint Glas Lavendel, aber es scheint blaßblau unter der Neonbeleuchtung. Neodym kann verwendet werden, um Glas in feinen Schatten im Intervall vom reinen Violett durch das wein-rote und warme Grau zu färben.

Der erste kommerzielle Gebrauch des gereinigten Neodyms war in der Glasfärbung, mit Experimenten durch Leo Moser im November 1927 anfangend. Das resultierende "Alexandrite" Glas bleibt eine Unterschrift-Farbe der Glashütte von Moser bis jetzt. Mit Neodym-Glas wurde am Anfang der 1930er Jahre durch amerikanische Treibhäuser, am meisten namentlich Heisey, Fostoria ("Glyzinie"), Cambridge ("heatherbloom") und Steuben ("Glyzinie"), und anderswohin weit wettgeeifert (z.B. Lalique, in Frankreich oder Murano). "Das Zwielicht" von Tiffin ist in der Produktion ungefähr von 1950 bis 1980 geblieben. Aktuelle Quellen schließen glassmakers in Tschechien, die Vereinigten Staaten und China ein.

Die scharfen Absorptionsbänder des Neodyms veranlassen die Glasfarbe, sich unter verschiedenen Lichtverhältnissen zu ändern, unter dem Tageslicht oder gelben Glühlicht, aber blau unter der weißen Neonbeleuchtung oder grünlich unter der Trichromatic-Beleuchtung rötlich-purpurrot seiend. Dieses Farbwechsel-Phänomen wird von Sammlern hoch geschätzt. In der Kombination mit Gold oder Selen, schönem rotem Farbenergebnis. Da Neodym-Färbung "von verbotenen" f-f Übergängen tief innerhalb des Atoms abhängt, gibt es relativ wenig Einfluss auf die Farbe von der chemischen Umgebung, so ist die Farbe für die Thermalgeschichte des Glases undurchdringlich. Jedoch, für die beste Farbe, müssen eisenhaltige Unreinheiten in der Kieselerde minimiert werden, die verwendet ist, um das Glas zu machen. Dieselbe verbotene Natur der f-f Übergänge macht Selten-Erdfarbstoffe weniger intensiv als diejenigen, die durch die meisten D-Übergang-Elemente zur Verfügung gestellt sind, so muss mehr in einem Glas verwendet werden, um die gewünschte Farbtiefe zu erreichen. Verwendete ungefähr 5 % des Rezepts des ursprünglichen Mosers Neodym-Oxyd im Glas, schmelzen eine genügend solche Menge, dass Moser diese gekennzeichnet hat, weil, "seltene Erde seiend", Brille lackiert hat. Wenn es eine starke Basis ist, hätte dieses Niveau des Neodyms die schmelzenden Eigenschaften des Glases betroffen, und der Limone-Inhalt des Glases könnte entsprechend angepasst werden müssen haben.

Durch die Neodym-Brille übersandtes Licht zeigt ungewöhnlich scharfe Absorptionsbänder; das Glas wird in der astronomischen Arbeit verwendet, um scharfe Bänder zu erzeugen, durch die geisterhafte Linien kalibriert werden können. Neodym wird auch verwendet, um die grüne Farbe zu entfernen, die durch Eisenverseuchungsstoffe vom Glas verursacht ist. Neodym ist ein Bestandteil von "didymium" (sich auf Mischung von Salzen des Neodyms und Praseodymes beziehend), verwendet, um Glas zu färben, um die Schutzbrille des Schweißers und Glasbläsers zu machen; die scharfen Absorptionsbänder löschen die starke Natriumsemission an 589 nm aus.

Neodym und didymium Glas werden in farbenerhöhenden Filtern in der Innenfotografie, besonders im Herausfiltern der gelben Farbtöne von der Glühbeleuchtung verwendet.

Ähnlich wird Neodym-Glas weit verwendet mehr direkt in Glühglühbirnen. Diese Lampen enthalten Neodym im Glas, um gelbes Licht herauszufiltern, auf ein mehr weißes Licht hinauslaufend, das mehr Sonnenlicht ähnlich ist.

Neodym ist für den Gebrauch in Kraftfahrzeugrückspiegeln patentiert worden, um den grellen Schein nachts zu reduzieren.

Ähnlich seinem Gebrauch in der Brille werden Neodym-Salze als ein Farbstoff für das Email verwendet.

Vorsichtsmaßnahmen

Neodym-Metallstaub ist ein Verbrennen und Explosionsgefahr. Neodym-Zusammensetzungen, als mit allen seltenen Erdmetallen, sind niedrig, um Giftigkeit zu mäßigen; jedoch ist seine Giftigkeit nicht gründlich untersucht worden. Neodym-Staub und Salze sind zu den Augen und Schleimhäuten sehr irritierend, und gemäßigt zur Haut ärgernd. Atmen vom Staub kann Lungenembolien verursachen, und angesammelte Aussetzung beschädigt die Leber. Neodym handelt auch als ein Antikoagulans, besonders wenn gegeben, intravenös.

Neodym-Magnete sind für den medizinischen Gebrauch wie magnetische geschweifte Klammern und Knochen-Reparatur geprüft worden, aber Biocompatibility-Probleme haben weit verbreitete Anwendung verhindert. Gewerblich verfügbare vom Neodym gemachte Magnete sind außergewöhnlich stark, und können einander von großen Entfernungen anziehen. Wenn nicht behandelt sorgfältig kommen sie zusammen sehr schnell und kräftig, Verletzungen verursachend. Zum Beispiel gibt es mindestens einen dokumentierten Fall einer Person, die eine Fingerspitze verliert, als zwei Magnete er geschnappt zusammen von 50 Cm weg verwendete.

Bücher

• "Die Industriechemie von Lanthanons, Yttrium, Thorium und Uran", durch R.J. Callow, Pergamon Presse 1967.
• Lindsay Chemische Abteilung, American Potash and Chemical Corporation, Preisliste, 1960.
• "Chemie von Lanthanons", durch R.C. Vickery, Butterworths 1953.

Links

• USGS Seltene Erdwarenzusammenfassung 2006
• WebElements.com- Neodym
• Es ist elementar- Neodym