Neodym

Neodym objevil v roce 1885 rakouský chemik Carl Auer von Welsbach . Rozdělil didymium , směs dvou kovů vzácných zemin, těžko oddělitelných kvůli extrémní blízkosti jejich chemických vlastností a dříve považovaných za individuální chemický prvek, na neodym a praseodym . Neodym v čisté formě, prakticky bez nečistot praseodymu, bylo možné získat až v roce 1925 .

Původ jména

Název „neodym“ ( lat. Neodymium ) je sloučením dvou řeckých slov νέος „nový“ a δίδυμος „dvojče“, což je spojeno s historií objevu prvku [3] .

Být v přírodě

Obsah neodymu v zemské kůře (podle různých zdrojů) je 25-37 g/t, v oceánské vodě - 9,2⋅10-6 mg /l [4] .

Vklady

Neodym je součástí lanthanoidů , jejichž ložiska se nacházejí v Rusku , USA , Kazachstánu , Ukrajině , Austrálii , Brazílii , Indii , Skandinávii a Číně . Ten je hlavním výrobcem a vývozcem neodymu.

Celková surovinová základna prvků vzácných zemin ve světě je přibližně 100 milionů tun, z čehož Čína tvoří až 52 milionů tun. Čína dodává 92–94 % světových vzácných zemin.

Fyzikální vlastnosti

Kompletní elektronická konfigurace atomu neodymu je: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 4

Neodym je měkký kov vzácných zemin , který má stříbřitě bílou barvu se zlatým odstínem. Přírodní neodym není radioaktivní . Paramagnetické .

Struktura krystalové mřížky je dvojitá šestiúhelníková těsně uzavřená . Snadno oxiduje na vzduchu.

Chemické vlastnosti

Kovový neodym oxiduje z povrchu na vzduchu [5] a snadno se vznítí při teplotě asi 150 °C za vzniku oxidu neodymu(III) , vzniklá oxidová vrstva se odloupne a masivní kov pokračuje v oxidaci [5] :

{\ce {4 Nd + 3 O2 -> 2 Nd2O3))

Neodym je spíše elektropozitivní prvek, se studenou vodou reaguje pomalu, ale s horkou vodou dostatečně rychle za vzniku hydroxidu neodymu (III) :

{\ce {2 Nd + 6 H2O -> 2 Nd(OH)3 + 3 H2 ^))

Kovový neodym prudce reaguje se všemi halogeny:

{\ce {2 Nd + 3 F2 -> 2 NdF3))

(fialový);

{\ce {2 Nd + 3 Cl2 -> 2 NdCl3}}

(nachový);

{\ce {2 Nd + 3 Br2 -> 2 NdBr3}}

(fialový);

{\ce {2 Nd + 3 I2 -> 2 NdI3))

(zelená)

Neodym se rozpouští ve zředěné kyselině sírové za vzniku fialových roztoků obsahujících ionty Nd(III). V roztoku existují ionty ve formě komplexů [6] : ${\displaystyle {\ce {[Nd(OH2)9]^{3+))))$

{\ce {2 Nd + 3 H2SO4 -> 2 Nd^{3+}\ +\ 3 SO^{2-}4 + 3 H2))

Kromě sloučenin, kde neodym vykazuje valenci +3 , jsou známy sloučeniny s valencemi +2 a +4.

Izotopy

Přírodní neodym se skládá ze sedmi izotopů : 142Nd (27,2 %), 143Nd (12,2 %), 144Nd ( 23,8 %), 145Nd ( 8,3 %), 146Nd ( 17,2 %), 148Nd ( 5,7 %) , 150,6 % ) obsah přírodního neodymu je uveden v závorkách. Z nich je pět stabilních a dva jsou slabě radioaktivní: 144 Nd podléhá rozpadu alfa s poločasem rozpadu 2,38⋅10 15 let a 150 Nd podléhá dvojitému rozpadu beta s poločasem rozpadu 7⋅10 18 let. V roce 2003 bylo získáno 31 umělých nestabilních izotopů neodymu s hmotnostním číslem v rozmezí od 124 do 161, známo je také 13 metastabilních excitovaných stavů jeho jader [7] .

Získání

Při separaci prvků vzácných zemin se neodym koncentruje spolu s lehkými lanthanoidy a uvolňuje se spolu s praseodymem; směs sloučenin Pr(III) a Nd(III) se nazývá didymium . Kovový neodym se získává z bezvodých halogenidů elektrolýzou jejich taveniny nebo kalciovou tepelnou redukcí. Elektrolýza taveniny NdF3 nebo NdCl3 ( s přídavkem halogenidů Li, K, Ca, Ba) se provádí při 1000 °C a hustotě katodového proudu 4,7 A / cm²; materiál anody a katody - grafit .

Ceny

Ceny neodymu o čistotě 99-99,9 % v roce 2011 byly cca 110 USD za 1 kilogram [8] , v závislosti na použité technologii výroby a zemi původu, stejně jako na konečné podobě hotového výrobku a oblast jeho aplikace a použití.

V roce 2014 byla cena 99% čistého neodymu přibližně 70 USD za 1 kg [9] . Během roku 2010 se cena neodymu zvýšila o 750 % [10] .

Aplikace

Neodym je jedním z nejpoužívanějších kovů ze skupiny lanthanoidů spolu se samariem , cerem , lanthanem atd.

Používá se jako složka slitin s hliníkem a hořčíkem pro výrobu letadel a raket [3] .

Velmi důležité aplikace neodymu jsou:

legování speciálních konstrukčních slitin a ocelí (modifikace jakostních ocelí), neodym ve formě přísady 1,5% zvyšuje pevnost čistého titanu jedenapůlkrát a slouží proto k jeho legování.
výroba silných permanentních magnetů (neodym - yttrium - kobalt , neodym - železo - bor ),

Sloučeniny neodymu se používají v zemědělství (ošetření osiva pro urychlení klíčení, výnos).

Dopování neodymem výrazně zvyšuje pevnost termoelektrických materiálů na bázi teluridů a selenidů bismutu a antimonu a zvyšuje termoelektrický výkon těchto materiálů. Existuje náznak, že legování termoelektrických slitin systému bismut-telur-cesium neodymem také zvyšuje jejich pevnost, termo-EMF a časovou stabilitu.

Oxid neodymový se používá jako dielektrikum s ultra nízkým koeficientem lineární tepelné roztažnosti a pro výrobu neodymového skla (viz níže).

Fluorid neodymový se používá k výrobě vysoce kvalitních světlovodů z optických vláken pro vláknovou optiku .

Telurid neodymu je velmi dobrý termoelektrický materiál a součást termoelektrických slitin, která poskytuje zvýšenou pevnost a zlepšuje elektrofyzikální vlastnosti (termo-EMF je asi 170 μV/K).

V petrochemickém průmyslu při výrobě syntetického kaučuku slouží SKD-ND jako katalyzátor (divinyl syntetický kaučuk na neodymovém katalyzátoru).

Neodymové sklo

Minerální sklo s přídavkem oxidů neodymu a některých dalších lanthanoidů má řadu užitečných fyzikálních a zajímavých optických vlastností, a proto má poměrně široké uplatnění ve vědeckých přístrojích, v doplňkových a ochranných sklech , dekorativním sklářství a dalších.

Biologická role

Stejně jako mnoho jiných kovů vzácných zemin nehraje elementární neodym v živých organismech významnou biologickou roli.

Poznámky

↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Atomové hmotnosti prvků 2011 (IUPAC Technical Report ) // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Sv. 85 , č. 5 . - S. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
↑ Chemická encyklopedie / Redakční rada: Knunyants I.L. a další - M .: Sovětská encyklopedie, 1992. - T. 3 (Med-Pol). — 639 s. - ISBN 5-82270-039-8 .
↑ 1 2 Neodym // Velký encyklopedický slovník. 2000.
↑ JP Riley a Skirrow G. Chemická oceánografie V.I, 1965
↑ 1 2 Neodym. Elements // CRC Handbook of Chemistry and Physics / Haynes, William M.. - 97. - CRC Press , 2016. - S. 4.23. — ISBN 9781498754293 .
↑ Chemické reakce neodymu . webové prvky. Získáno 16. srpna 2012. Archivováno z originálu dne 20. září 2012. (neurčitý)
↑ Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH Hodnocení jaderných a rozpadových vlastností NUBASE // Nuclear Physics A. - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .
↑ Ceny neodymu . Získáno 2. srpna 2011. Archivováno z originálu dne 22. srpna 2011.
↑ Burzovní kotace kovů Archivováno 22. srpna 2011. na metal-pages.com, 30.11.2014
↑ Automobilový elektromotor bez permanentních magnetů vznikl v Německu - levnější, ekonomičtější a efektivnější Archivní kopie ze 17. května 2021 na Wayback Machine

Literatura

Chemická encyklopedie / Ed.: Knunyants I.L. a další - M .: Sovětská encyklopedie, 1992. - T. 3 (Med-Pol). — 639 s. - ISBN 5-82270-039-8 .

Odkazy

Neodym na Webelements Archivováno 10. října 2004 na Wayback Machine
Neodym v Popular Library of Chemical Elements Archived 14. března 2007 na Wayback Machine

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Velká Katalánština Skvělý norský Velký Rus Brockhaus a Efron Malý Brockhaus a Efron Nový Britannica (online) Britannica (online) Treccani Universalis
V bibliografických katalozích	GND : 4171432-5 J9U : 987007563184005171 LCCN : sh85090754 NKC : ph123228

Periodický systém chemických prvků D. I. Mendělejeva

osm

já

Čs

alkalických kovů	kovy alkalických zemin	Lanthanoidy	aktinidy	přechodné kovy
lehké kovy	Polokovy	nekovy	Halogeny	vzácné plyny

Řady elektrochemické aktivity kovů
Eu , Sm , Li , Cs , Rb , K , Ra , Ba , Sr , Ca , Na , Ac , La , Ce , Pr , Nd , Pm , Gd , Tb , Mg , Y , Dy , Am , Ho , Er , Tm , Lu , Sc , Pu , Th , Np , U , Hf , Be , Al , Ti , Zr , Yb , Mn , V , Nb , Pa , Cr , Zn , Ga , Fe , Cd , In , Ti , Co , Ni , Te , Mo , Sn , Pb , H 2 , W , Sb , Bi , Ge , Re , Cu , Tc , Te , Rh , Po , Hg , Ag , Pd , Os , Ir , Pt , Au