Neodymium është një element kimik me simbolin Nd dhe numrin atomik 60. Është një metal i butë, argjendtë që njolloset në ajër. Ajo u zbulua në 1885 nga kimisti austriak Carl Auer von Welsbach. Substanca është e pranishme në sasi të konsiderueshme në depozitat e rërës së monazitit dhe në mineralin bastnäsite.
Histori
Neodymiumi metalik i tokës së rrallë u zbulua nga kimisti austriak Baron Karl Auer von Welsbach në Vjenë në 1885. Shkencëtari izoloi një substancë të re (si dhe elementin praseodymium) nga një material i njohur si didymium me kristalizimin e pjesshëm të tetrahidratit të dyfishtë të nitratit të amonit nga acidi nitrik, pas ndarjes me analizë spektroskopike. Megjithatë, deri në vitin 1925 nuk ishte e mundur të merrej elementi në formën e tij më të pastër.
Deri në fund të viteve 1940, metoda kryesore tregtare për prodhimin e metaleve ishte kristalizimi i dyfishtë i nitrateve. Metoda është joefektive, dhe sasia e substancës së marrë ishte e vogël. Divizioni Kimik Lindsay ishte i pari që filloi prodhimin në shkallë të gjerë të neodymiumitmetoda e pastrimit të shkëmbimit të joneve. Që nga vitet 1950, elementi shumë i purifikuar (mbi 99%) është prodhuar kryesisht nga një proces shkëmbimi jonesh nga monaziti i pasur me tokë të rrallë nga elektroliza e kripërave të tij halide.
Aktualisht, pjesa më e madhe e neodymiumit metalik nxirret nga bastnäsite. Përparimet në teknologji dhe zhvillimi i metodave të përmirësuara të pastrimit e kanë bërë atë të përdoret gjerësisht në industri.
Përshkrim
Elementi kimik nuk gjendet natyrshëm në formë metalike, ai ndahet nga substanca didymium, në të cilën përzihet me lantanide të tjera (në veçanti, me praseodymium). Megjithëse neodymiumi klasifikohet si një metal i rrallë i tokës, ai është një element mjaft i zakonshëm, që gjendet të paktën aq shpesh sa kob alti, nikeli ose bakri dhe shpërndahet gjerësisht në koren e tokës. Shumica e substancës vjen nga Kina.
Përbërjet e neodymiumit u përdorën për herë të parë në treg si ngjyrues qelqi në vitin 1927 dhe mbeten një shtesë popullore në lentet e syzeve. Ngjyra e përbërjeve të neodymiumit për shkak të pranisë së joneve Nd3+ shpesh ka një nuancë të kuqërremtë-vjollcë, por kjo ndryshon në varësi të llojit të ndriçimit.
Aplikacion
Lentet e dopuara me Ndodymium përdoren në lazer që lëshojnë rrezatim infra të kuqe me gjatësi vale midis 1047 dhe 1062 nanometra. Ato përdoren në sisteme me fuqi jashtëzakonisht të lartë, për shembull, në eksperimente në inercialekontroll.
Nd:metali përdoret gjithashtu me kristale të tjera (si p.sh. granata e aluminit ittrium) në lazerët Nd:YAG. Ky konfigurim zakonisht lëshon rreze infra të kuqe me një gjatësi vale prej rreth 1064 nm. Është një nga lazerët më të përdorur në gjendje të ngurtë.
Një tjetër përdorim i rëndësishëm i metalit neodymium është si një përbërës përforcues në lidhjet e përdorura për të bërë magnet të përhershëm të fuqishëm dhe me forcë të lartë. Ato përdoren gjerësisht në produkte të tilla si mikrofonat, altoparlantët profesionistë, kufjet në vesh, motorët DC me performancë të lartë, disqet e kompjuterit, ku kërkohet masë (volumi) magnetike e ulët ose fusha magnetike të forta.
Manetet e mëdhenj neodymium përdoren në motorët elektrikë me fuqi dhe peshë të lartë (p.sh. makina hibride) dhe gjeneratorë (p.sh. gjeneratorët elektrikë të avionëve dhe fermave me erë). Gjithashtu, elementi përdoret për ngurtësimin e disa lidhjeve. Për shembull, titani bëhet një herë e gjysmë më i fortë pasi shton vetëm 1,5% të kësaj substance.
Vetitë fizike
Neodymiumi metalik është i pranishëm në miskmetalin klasik (një aliazh i elementeve të tokës së rrallë), ku përqendrimi i tij është zakonisht i rendit 18%. Në formën e tij të pastër, elementi ka një shkëlqim metalik të ndritshëm argjendi-ar, por shpejt oksidohet në ajrin e zakonshëm. Formohet një shtresë oksidi dhe bie, duke e ekspozuar metalin ndaj oksidimit të mëtejshëm. Kështu,Mostra centimetri e substancës oksidohet plotësisht brenda një viti.
Neodymium zakonisht ekziston në dy forma alotropike, me një transformim nga qendra në qendër nga një strukturë kubike e dyfishtë gjashtëkëndore. Fillon të shkrihet në 1024°C dhe të vlojë në 3074°C. Dendësia e materies në fazën e ngurtë është 7,01 g/cm3, në gjendje të lëngët është 6,89 g/cm3.
Vetitë atomike:
- Gjendja e oksidimit: +4, +3, +2 (oksidi bazë).
- Elektronegativiteti: 1, 14 (shkalla e votimit).
- Përçueshmëri termike: 16,5 W/(m K).
- Energjia e jonizimit: 1: 533, 1 kJ/mol, 2: 1040 kJ/mol, 3: 2130 kJ/mol.
- Rrezja e një atomi: 181 pikometra.
Vetitë kimike
Neodymiumi metalik njollos ngadalë në ajër dhe digjet lehtësisht në rreth 150°C për të formuar oksid neodymium(III):
4Nd + 3O2 → 2Nd2O3
Ky është një element elektropozitiv. Ai reagon ngadalë me ujin e ftohtë, por më shpejt me ujin e nxehtë, duke formuar hidroksid neodymium (III):
2Nd(s) + 6H2O(l) → 2Nd(OH)3 (aq) + 3H 2(g)
Metali reagon fuqishëm me të gjithë halogjenët, tretet lehtësisht në acidin sulfurik të holluar për të formuar tretësira që përmbajnë jonin violet Nd(III).
Produksion
Metali neodymium nuk shfaqet kurrë si një element i lirë në natyrë. Është nxjerrë nga xehe si p.shbastnäsite dhe monazite, në të cilat shoqërohet me lantanide dhe elementë të tjerë. Zonat kryesore të minierave për këto minerale ndodhen në Kinë, SHBA, Brazil, Indi, Sri Lanka dhe Australi. Depozita të vogla janë eksploruar gjithashtu në Rusi.
Rezervat e neodymiumit vlerësohen në rreth 8 milionë tonë. Përqendrimi i tij në koren e Tokës është rreth 38 mg/kg, që është i dyti më i lartë në mesin e elementeve të rralla të tokës pas ceriumit. Prodhimi botëror i metaleve është rreth 7000 tonë. Pjesa kryesore e prodhimit i përket Kinës. Qeveria e PRC e njohu së fundmi elementin si të rëndësishëm strategjik dhe vendosi kufizime në eksportin e tij, duke shkaktuar shqetësime në vendet konsumatore dhe duke provokuar një rritje të mprehtë të çmimit të neodymiumit në 500 dollarë. Sot, çmimi mesatar për kilogram metal të pastër varion ndërmjet 300-350 dollarë, oksidet e neodymiumit janë më të lira: 70-130 dollarë.
Ka raste kur vlera e metalit ra në 40 dollarë për shkak të tregtisë së paligjshme, duke anashkaluar kufizimet e qeverisë kineze. Pasiguritë e çmimeve dhe disponueshmërisë kanë bërë që kompanitë japoneze të zhvillojnë magnet të përhershëm dhe motorë elektrikë të lidhur me më pak ose aspak elementë tokësorë të rrallë.
