Neodimium Nd simvolu və atom nömrəsi 60 olan kimyəvi elementdir. O, havada ləkələnən yumşaq, gümüşü metaldır. 1885-ci ildə avstriyalı kimyaçı Karl Auer fon Uelsbax tərəfindən kəşf edilmişdir. Maddə əhəmiyyətli miqdarda monazit qum yataqlarında və mineral bastnasitdə mövcuddur.
Tarix
Nadir torpaq metalı neodimium 1885-ci ildə Vyanada avstriyalı kimyaçı baron Karl Auer fon Welsbach tərəfindən kəşf edilmişdir. Alim spektroskopik analizlə ayrıldıqdan sonra azot turşusundan qoşa ammonium nitrat tetrahidratın fraksiya kristallaşması yolu ilə didim kimi tanınan materialdan yeni maddəni (eləcə də praseodimium elementini) təcrid edib. Lakin 1925-ci ilə qədər elementi ən təmiz formada əldə etmək mümkün deyildi.
1940-cı illərin sonlarına qədər metal istehsalının əsas kommersiya üsulu nitratların ikiqat kristallaşması idi. Metod təsirsizdir və alınan maddənin miqdarı az idi. Lindsay Kimya şöbəsi neodimiumun geniş miqyaslı istehsalına başlayan ilk şirkət idiion dəyişdirici təmizləmə üsulu. 1950-ci illərdən yüksək dərəcədə təmizlənmiş (99%-dən yuxarı) element əsasən nadir torpaqla zəngin monazitdən onun halid duzlarının elektrolizi ilə ion mübadiləsi prosesi ilə istehsal edilmişdir.
Hazırda ən çox metal neodim bastnasitdən çıxarılır. Texnologiyada irəliləyişlər və təkmilləşdirilmiş təmizləmə üsullarının inkişafı onu sənayedə geniş şəkildə istifadə etməyə imkan verdi.
Təsvir
Kimyəvi element təbii olaraq metal formada əmələ gəlmir, o, digər lantanidlərlə (xüsusən praseodimium ilə) qarışdığı didimium maddəsindən ayrılır. Neodimium nadir torpaq metalı kimi təsnif edilsə də, kifayət qədər ümumi elementdir, ən azı kob alt, nikel və ya mis kimi tez-tez baş verir və yer qabığında geniş yayılmışdır. Maddənin çox hissəsi Çindən gəlir.
Neodimium birləşmələri ilk dəfə 1927-ci ildə şüşə rəngləndirici kimi kommersiya məqsədləri üçün istifadə edilib və eynək linzalarında məşhur əlavə olaraq qalır. Nd3+ ionlarının olması səbəbindən neodim birləşmələrinin rəngi çox vaxt qırmızı-bənövşəyi rəngə malikdir, lakin bu, işıqlandırma növündən asılı olaraq dəyişir.
Tətbiq
Ndodimium qatqılı linzalar dalğa uzunluğu 1047 və 1062 nanometr arasında olan infraqırmızı şüalar yayan lazerlərdə istifadə olunur. Onlar son dərəcə yüksək gücə malik sistemlərdə, məsələn, ətalət üzərində təcrübələrdə istifadə olunursaxlama.
Nd:metal Nd:YAG lazerlərində digər kristallarla (məsələn, itrium alüminium qranat kimi) istifadə olunur. Bu quraşdırma adətən təxminən 1064 nm dalğa uzunluğuna malik infraqırmızı şüaları yayır. Bu, ən çox istifadə edilən bərk hal lazerlərindən biridir.
Neodimium metalının digər mühüm istifadəsi güclü, yüksək möhkəmlikli daimi maqnitlər hazırlamaq üçün istifadə olunan ərintilərdə möhkəmləndirici komponent kimidir. Onlar aşağı maqnit kütləsi (həcmi) və ya güclü maqnit sahələri tələb olunan mikrofonlar, peşəkar dinamiklər, qulaqdaxili qulaqlıqlar, yüksək performanslı DC mühərrikləri, kompüter sərt diskləri kimi məhsullarda geniş istifadə olunur.
Böyük neodimium maqnitləri yüksək gücə və çəkiyə malik elektrik mühərriklərində (məsələn, hibrid avtomobillər) və generatorlarda (məsələn, təyyarə və külək təsərrüfatı elektrik generatorları) istifadə olunur. Həmçinin, element bəzi ərintiləri sərtləşdirmək üçün istifadə olunur. Məsələn, titan bu maddənin cəmi 1,5%-ni əlavə etdikdən sonra bir yarım dəfə güclənir.
Fiziki xüsusiyyətlər
Metal neodimium klassik mischmetalda (nadir torpaq elementlərinin ərintisi) mövcuddur, burada onun konsentrasiyası adətən 18% təşkil edir. Təmiz formada element parlaq gümüş-qızıl metal parıltısına malikdir, lakin adi havada tez oksidləşir. Bir oksid təbəqəsi əmələ gəlir və qabıqlanır, metal daha oksidləşməyə məruz qalır. Beləliklə,maddənin santimetr nümunəsi bir il ərzində tamamilə oksidləşir.
Neodimium adətən iki allotropik formada mövcuddur, ikiqat altıbucaqlı kub quruluşundan mərkəzdən mərkəzə çevrilir. 1024°C-də əriməyə başlayır və 3074°C-də qaynamağa başlayır. Bərk fazada maddənin sıxlığı 7,01 q/sm3, maye halda 6,89 q/sm3.
Atom xüsusiyyətləri:
- Oksidləşmə vəziyyəti: +4, +3, +2 (əsas oksid).
- Elektronmənfilik: 1, 14 (Səsvermə şkalası).
- İstilik keçiriciliyi: 16,5 Vt/(m K).
- İonlaşma enerjisi: 1: 533, 1 kJ/mol, 2: 1040 kJ/mol, 3: 2130 kJ/mol.
- Atomun radiusu: 181 pikometr.
Kimyəvi xassələri
Metal neodimium havada yavaş-yavaş ləkələnir və 150°C-də asanlıqla yanaraq neodimium(III) oksidi əmələ gətirir:
4-cü + 3O2 → 2-ci2O3
Bu elektropozitiv elementdir. Soyuq su ilə yavaş-yavaş, lakin isti su ilə tez reaksiya verir və neodimium (III) hidroksid əmələ gətirir:
2-ci(lər) + 6H2O(l) → 2-ci(OH)3 (aq) + 3H 2(g)
Metal bütün halogenlərlə güclü reaksiya verir, bənövşəyi Nd(III) ionunu ehtiva edən məhlullar yaratmaq üçün seyreltilmiş sulfat turşusunda asanlıqla həll olunur.
İstehsal
Neodim metal təbiətdə heç vaxt sərbəst element kimi mövcud deyil. kimi filizlərdən hasil edilirdigər lantanidlər və digər elementlərlə əlaqəli olan bastnäsit və monazit. Bu mineralların əsas hasilat sahələri Çin, ABŞ, Braziliya, Hindistan, Şri Lanka və Avstraliyada yerləşir. Rusiyada kiçik yataqlar da kəşf edilib.
Neodimiumun ehtiyatları təxminən 8 milyon ton qiymətləndirilir. Yer qabığında onun konsentrasiyası təqribən 38 mq/kq təşkil edir ki, bu da nadir torpaq elementləri arasında seriumdan sonra ikinci ən yüksəkdir. Dünya metal istehsalı təxminən 7000 tondur. İstehsalın əsas hissəsi Çinə məxsusdur. ÇXR hökuməti bu yaxınlarda elementi strateji əhəmiyyətli kimi tanıdı və onun ixracına məhdudiyyətlər qoydu, bu da istehlakçı ölkələrdə müəyyən narahatlıqlara səbəb oldu və neodimiumun qiymətinin 500 dollara qədər kəskin artmasına səbəb oldu. Bu gün təmiz metalın kiloqramının orta qiyməti 300-350 dollar arasında dəyişir, neodim oksidləri daha ucuzdur: 70-130 dollar.
Çin hökumətinin məhdudiyyətlərindən yan keçərək qeyri-qanuni ticarətə görə metalın dəyərinin 40 dollara düşdüyü hallar var. Qiymətlər və mövcudluq qeyri-müəyyənlikləri Yapon şirkətlərini daha az nadir torpaq elementləri olan və ya heç olmayan daimi maqnitlər və əlaqəli elektrik mühərrikləri hazırlamağa vadar etdi.
