Elemento mágico de tierras raras: "Rey del imán permanente": neodimio

bastnasita

El neodimio, número atómico 60, peso atómico 144,24, con un contenido del 0,00239% en la corteza, existe principalmente en monacita y bastnasita. Hay siete isótopos de neodimio en la naturaleza: neodimio 142, 143, 144, 145, 146, 148 y 150, entre los cuales el neodimio 142 tiene el mayor contenido. Con el nacimiento del praseodimio surgió el neodimio. La llegada del neodimio activó el campo de las tierras raras y jugó un papel importante en él e influye en el mercado de las tierras raras.

Descubrimiento del neodimio

Karl Orvon Welsbach (1858-1929), el descubridor del neodimio

En 1885, el químico austriaco Carl Orvon Welsbach Carl Auer von Welsbach descubrió el neodimio en Viena. Separó el neodimio y el praseodimio de materiales simétricos de neodimio separando y cristalizando el tetrahidrato de nitrato de amonio del ácido nítrico, y al mismo tiempo lo separó mediante análisis espectral, pero no se separó en una forma relativamente pura hasta 1925.

Desde la década de 1950, el neodimio de alta pureza (más del 99%) se obtuvo principalmente mediante el proceso de intercambio iónico de monacita. El metal en sí se obtiene electrolizando su sal haluro. En la actualidad, la mayor parte del neodimio se extrae de (Ce,La,Nd,Pr)CO3F en basta Nathanita y se purifica mediante extracción con disolventes. La purificación por intercambio iónico reserva la pureza más alta (generalmente > 99,99%) para la preparación. Debido a que es difícil eliminar el último rastro de praseodimio en la época en que la fabricación depende de la tecnología de cristalización escalonada, el vidrio de neodimio fabricado en la década de 1930 tiene un color púrpura más puro. y un tono de color más rojo o naranja que la versión moderna.

metal de neodimio

El neodimio metálico tiene un brillo metálico plateado brillante, un punto de fusión de 1024 °C, una densidad de 7,004 g/cm y paramagnetismo. El neodimio es uno de los metales de tierras raras más activos, que se oxida y oscurece rápidamente en el aire, luego forma una capa de óxido y luego se desprende, exponiendo el metal a una mayor oxidación. Por lo tanto, una muestra de neodimio de un centímetro de tamaño se oxida completamente en un año. Reacciona lentamente en agua fría y rápidamente en agua caliente.

Configuración electrónica de neodimio.

Configuración electrónica:

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

El rendimiento del láser de neodimio se debe a la transición de los electrones orbitales 4f entre diferentes niveles de energía. Este material láser se usa ampliamente en comunicación, almacenamiento de información, tratamiento médico, mecanizado, etc. Entre ellos, el granate de itrio y aluminio Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) se usa ampliamente con un rendimiento excelente, y el granate de galio y escandio dopado con Nd con mayor eficiencia.

Aplicación de neodimio

El mayor usuario de neodimio es el material magnético permanente NdFeB. El imán NdFeB es llamado "el rey de los imanes permanentes" debido a su producto de alta energía magnética. Es ampliamente utilizado en electrónica, maquinaria y otras industrias por su excelente desempeño. Francis Wall, profesor de minería aplicada en la Escuela de Minería Cumberland de la Universidad de Exeter, Reino Unido, dijo: "En términos de imanes, realmente no hay nada que pueda competir con el neodimio. El desarrollo exitoso del espectrómetro magnético alfa indica que las propiedades magnéticas de imanes NdFeB en China han alcanzado el nivel de clase mundial.

Imán de neodimio en disco duro

El neodimio se puede utilizar para fabricar cerámica, vidrio de color púrpura brillante, rubí artificial con láser y vidrio especial que puede filtrar los rayos infrarrojos. Se utiliza junto con praseodimio para fabricar gafas para sopladores de vidrio.

Agregar entre un 1,5 % y un 2,5 % de nanoóxido de neodimio a una aleación de magnesio o aluminio puede mejorar el rendimiento a altas temperaturas, la estanqueidad al aire y la resistencia a la corrosión de la aleación, y se utiliza ampliamente como material aeroespacial para la aviación.

El granate de nanoitrio y aluminio dopado con óxido de nanoneodimio produce un rayo láser de onda corta, que se usa ampliamente para soldar y cortar materiales delgados con un espesor inferior a 10 mm en la industria.

Varilla láser Nd:YAG

En el tratamiento médico, se utiliza láser de nanogranate de itrio y aluminio dopado con nanoóxido de neodimio para eliminar heridas quirúrgicas o desinfectar heridas en lugar de bisturíes quirúrgicos.

El vidrio de neodimio se fabrica añadiendo óxido de neodimio al vidrio fundido. El lavanda suele aparecer en vidrio de neodimio bajo la luz del sol o una lámpara incandescente, pero el azul claro aparece bajo la iluminación de una lámpara fluorescente. El neodimio se puede utilizar para colorear tonos delicados de vidrio como el violeta puro, el rojo vino y el gris cálido.

vidrio de neodimio

Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología y la expansión y extensión de la ciencia y la tecnología de tierras raras, el neodimio tendrá un espacio de utilización más amplio.