ნეოდიმი არის ქიმიური ელემენტი Nd სიმბოლოთი და ატომური ნომრით 60. ეს არის რბილი, ვერცხლისფერი ლითონი, რომელიც ბნელდება ჰაერში. იგი აღმოაჩინა ავსტრიელმა ქიმიკოსმა კარლ აუერ ფონ უელსბახმა 1885 წელს. ნივთიერება მნიშვნელოვანი რაოდენობით არის მონაზიტის ქვიშის საბადოებში და მინერალურ ბასტნაზიტში.
ისტორია
იშვიათი დედამიწის ლითონის ნეოდიმი აღმოაჩინა ავსტრიელმა ქიმიკოსმა ბარონ კარლ აუერ ფონ უელსბახმა ვენაში 1885 წელს. მეცნიერმა გამოყო ახალი ნივთიერება (ისევე, როგორც ელემენტი პრასეოდიმი) დიდიმიუმის სახელით ცნობილი მასალისგან ორმაგი ამონიუმის ნიტრატის ტეტრაჰიდრატის ფრაქციული კრისტალიზაციით აზოტის მჟავიდან, სპექტროსკოპიული ანალიზით გამოყოფის შემდეგ. თუმცა, 1925 წლამდე შეუძლებელი იყო ელემენტის სუფთა სახით მიღება.
1940-იანი წლების ბოლომდე ლითონის წარმოების მთავარი კომერციული მეთოდი იყო ნიტრატების ორმაგი კრისტალიზაცია. მეთოდი არაეფექტურია და მიღებული ნივთიერების რაოდენობა მცირე იყო. Lindsay Chemical Division იყო პირველი, ვინც დაიწყო ნეოდიმის ფართომასშტაბიანი წარმოებაიონგაცვლის გაწმენდის მეთოდი. 1950-იანი წლებიდან მოყოლებული, უაღრესად გაწმენდილი (99%-ზე მეტი) ელემენტი ძირითადად წარმოიქმნება იონური გაცვლის პროცესით იშვიათი მიწით მდიდარი მონაზიტიდან მისი ჰალოიდური მარილების ელექტროლიზით.
ამჟამად, მეტალის ნეოდიმის უმეტესობა მოპოვებულია ბასტნაზიტიდან. ტექნოლოგიების მიღწევებმა და გაუმჯობესებული დასუფთავების მეთოდების განვითარებამ ის ფართოდ გამოიყენა ინდუსტრიაში.
აღწერა
ქიმიური ელემენტი ბუნებრივად არ გვხვდება მეტალის სახით, იგი გამოყოფილია დიდიმიუმის ნივთიერებისგან, რომელშიც ის შერეულია სხვა ლანთანიდებთან (კერძოდ, პრაზეოდიმითან). მიუხედავად იმისა, რომ ნეოდიმი კლასიფიცირდება როგორც იშვიათი დედამიწის ლითონი, ის საკმაოდ გავრცელებული ელემენტია, რომელიც გვხვდება როგორც ხშირად კობალტი, ნიკელი ან სპილენძი და ფართოდ არის გავრცელებული დედამიწის ქერქში. ნივთიერების უმეტესი ნაწილი ჩინეთიდან მოდის.
ნეოდიმის ნაერთები პირველად კომერციულად გამოიყენეს მინის საღებავებად 1927 წელს და რჩება პოპულარულ დანამატად სათვალის ლინზებში. ნეოდიმის ნაერთების ფერს Nd3+ იონების არსებობის გამო ხშირად აქვს მოწითალო-იისფერი ელფერი, მაგრამ ეს განსხვავდება განათების ტიპის მიხედვით.
აპლიკაცია
Ndodymium-ის დოპირებული ლინზები გამოიყენება ლაზერებში, რომლებიც ასხივებენ ინფრაწითელ გამოსხივებას ტალღის სიგრძით 1047-დან 1062 ნანომეტრამდე. ისინი გამოიყენება უკიდურესად მაღალი სიმძლავრის მქონე სისტემებში, მაგალითად, ინერციულ ექსპერიმენტებშიშეკავება.
Nd:ლითონი ასევე გამოიყენება სხვა კრისტალებთან ერთად (როგორიცაა იტრიუმის ალუმინის ბროწეული) Nd:YAG ლაზერებში. ეს კონფიგურაცია ჩვეულებრივ ასხივებს ინფრაწითელ სხივებს ტალღის სიგრძით დაახლოებით 1064 ნმ. ეს არის ერთ-ერთი ყველაზე ხშირად გამოყენებული მყარი მდგომარეობის ლაზერი.
ნეოდიმი ლითონის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი გამოყენება არის როგორც გამაძლიერებელი კომპონენტი შენადნობებში, რომლებიც გამოიყენება ძლიერი, მაღალი სიმტკიცის მუდმივი მაგნიტების დასამზადებლად. ისინი ფართოდ გამოიყენება ისეთ პროდუქტებში, როგორიცაა მიკროფონები, პროფესიონალური დინამიკები, ყურსასმენები, მაღალი ხარისხის DC ძრავები, კომპიუტერის მყარი დისკები, სადაც საჭიროა დაბალი მაგნიტური მასა (მოცულობა) ან ძლიერი მაგნიტური ველები.
დიდი ნეოდიმი მაგნიტები გამოიყენება მაღალი სიმძლავრის და წონის ელექტროძრავებში (მაგ. ჰიბრიდულ მანქანებში) და გენერატორებში (მაგ. თვითმფრინავებისა და ქარის ელექტროსადგურების ელექტრო გენერატორები). ასევე, ელემენტი გამოიყენება ზოგიერთი შენადნობის გასამაგრებლად. მაგალითად, ტიტანი ერთნახევარჯერ ძლიერდება ამ ნივთიერების მხოლოდ 1,5%-ის დამატების შემდეგ.
ფიზიკური თვისებები
მეტალური ნეოდიმი წარმოდგენილია კლასიკურ მიშმეტალში (იშვიათი დედამიწის ელემენტების შენადნობი), სადაც მისი კონცენტრაცია ჩვეულებრივ 18%-ს შეადგენს. მისი სუფთა სახით, ელემენტს აქვს კაშკაშა ვერცხლისფერ-ოქროს მეტალის ბრწყინვალება, მაგრამ სწრაფად იჟანგება ჩვეულებრივ ჰაერში. ოქსიდის ფენა იქმნება და იშლება, რის შედეგადაც ლითონი შემდგომ დაჟანგვას ექვემდებარება. ამრიგად,ნივთიერების სანტიმეტრიანი ნიმუში მთლიანად იჟანგება ერთი წლის განმავლობაში.
ნეოდიმი ჩვეულებრივ არსებობს ორი ალოტროპული ფორმით, ორმაგი ექვსკუთხა კუბური სტრუქტურიდან ცენტრიდან ცენტრამდე გარდაქმნით. დნობას იწყებს 1024°C-ზე და დუღილს 3074°C-ზე. მატერიის სიმკვრივე მყარ ფაზაში არის 7,01 გ/სმ3, თხევად მდგომარეობაში არის 6,89 გ/სმ3.
ატომური თვისებები:
- ჟანგვის მდგომარეობა: +4, +3, +2 (ძირითადი ოქსიდი).
- ელექტროუარყოფითობა: 1, 14 (გამოკითხვის მასშტაბი).
- თბოგამტარობა: 16,5 W/(m K).
- იონიზაციის ენერგია: 1: 533, 1 კჯ/მოლი, 2: 1040 კჯ/მოლი, 3: 2130 კჯ/მოლი.
- ატომის რადიუსი: 181 პიკომეტრი.
ქიმიური თვისებები
მეტალი ნეოდიმი ჰაერში ნელ-ნელა ბნელდება და ადვილად იწვის დაახლოებით 150°C ტემპერატურაზე და წარმოქმნის ნეოდიმი(III) ოქსიდს:
4Nd + 3O2 → 2Nd2O3
ეს არის ელექტროპოზიტიური ელემენტი. იგი რეაგირებს ნელა ცივ წყალთან, მაგრამ საკმაოდ სწრაფად ცხელ წყალთან, წარმოქმნის ნეოდიმის (III) ჰიდროქსიდს:
2Nd(s) + 6H2O(l) → 2Nd(OH)3 (aq) + 3H 2(გ)
ლითონი ენერგიულად რეაგირებს ყველა ჰალოგენთან, ადვილად იხსნება განზავებულ გოგირდმჟავაში და წარმოქმნის ხსნარებს, რომლებიც შეიცავს იისფერ Nd(III) იონს.
წარმოება
მეტალი ნეოდიმი არასოდეს გვხვდება როგორც თავისუფალი ელემენტი ბუნებაში. იგი მოიპოვება ისეთი მადნებიდან, როგორიცააბასტნაზიტი და მონაზიტი, რომელშიც ის დაკავშირებულია სხვა ლანთანიდებთან და სხვა ელემენტებთან. ამ წიაღისეულის ძირითადი სამთო ტერიტორიები მდებარეობს ჩინეთში, აშშ-ში, ბრაზილიაში, ინდოეთში, შრი-ლანკასა და ავსტრალიაში. მცირე საბადოები ასევე იქნა გამოკვლეული რუსეთში.
ნეოდიმის მარაგი დაახლოებით 8 მილიონი ტონაა. მისი კონცენტრაცია დედამიწის ქერქში არის დაახლოებით 38 მგ/კგ, რაც სიდიდით მეორეა იშვიათ დედამიწის ელემენტებს შორის ცერიუმის შემდეგ. ლითონის მსოფლიო წარმოება დაახლოებით 7000 ტონაა. წარმოების ძირითადი ნაწილი ჩინეთს ეკუთვნის. PRC მთავრობამ ცოტა ხნის წინ აღიარა ელემენტი, როგორც სტრატეგიულად მნიშვნელოვანი და დააწესა შეზღუდვები მის ექსპორტზე, რამაც გამოიწვია გარკვეული შეშფოთება მომხმარებელ ქვეყნებში და გამოიწვია ნეოდიმის ფასის მკვეთრი ზრდა $500-მდე. დღეს კილოგრამ სუფთა ლითონის საშუალო ფასი მერყეობს 300-350$-ს შორის, ნეოდიმის ოქსიდები უფრო იაფია: $70-130.
არის შემთხვევები, როცა ლითონის ღირებულება უკანონო ვაჭრობის გამო, ჩინეთის მთავრობის შეზღუდვების გვერდის ავლით, 40 დოლარამდე დაეცა. ფასებისა და ხელმისაწვდომობის გაურკვევლობამ აიძულა იაპონური კომპანიები შეექმნათ მუდმივი მაგნიტები და დაკავშირებული ელექტროძრავები იშვიათი დედამიწის ელემენტებით ნაკლები ან საერთოდ არ აქვთ.
