Neodyymi
ominaisuudet | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Yleisesti | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nimi , symboli , atominumero | Neodyymi, Nd, 60 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elementtiluokka | Lantanoidit | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ryhmä , jakso , lohko | La , 6 , f | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Katso | hopeanvalkoinen, kellertävä sävy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CAS-numero | 7440-00-8 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
EY-numero | 231-109-3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ECHA: n tietokortti | 100.028.281 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Massaosuus maan verhosta | 22 ppm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomi | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomimassa | 144,242 (3) et ai | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomisäde (laskettu) | 185 (206) pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kovalenttinen säde | 201 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronikonfiguraatio | [ Xe ] 4 f 4 6 s 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1. Ionisointienergia | 5.5250 (6) eV ≈ 533.08 kJ / mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2. Ionisointienergia | 10.783 (20) eV ≈ 1 040.4 kJ / mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3. Ionisointienergia | 22. päivä.09 (4) eV ≈ 2 130 kJ / mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4. Ionisointienergia | 40.60 (4) eV ≈ 3 920 kJ / mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5. Ionisointienergia | 60.0 (3) eV ≈ 5 790 kJ / mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fyysisesti | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fyysinen tila | tiukasti | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kristallirakenne | kuusikulmainen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
tiheys | 7,003 g / cm 3 (25 ° C ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
magnetismi | paramagneettinen ( Χ m = 3,6 10 −3 ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sulamispiste | 1297 K (1024 ° C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
kiehumispiste | 3303 K (3030 ° C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Molaarinen tilavuus | 20,59 · 10 −6 m 3 · mol −1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Haihdutuslämpö | 289 kJ / mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fuusiolämpö | 7,1 kJ mol −1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Äänen nopeus | 2330 m s −1 klo 293.15 K. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ominaislämpökapasiteetti | 190 J kg −1 K −1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sähkönjohtavuus | 1,56 · 10 6 A · V −1 · m −1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lämmönjohtokyky | 17 W m −1 K −1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kemiallisesti | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hapetustilat | 2, 3 , 4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Normaali potentiaali | −2,32 V (Nd 3+ + 3 e - → Nd) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronegatiivisuus | 1.14 ( Pauling-asteikko ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Isotoopit | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Katso muut isotoopit isotooppiluettelosta | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
NMR- ominaisuudet | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
turvallisuusohjeet | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mahdollisuuksien mukaan ja tapana käytetään SI-yksiköitä . Ellei toisin mainita, annetut tiedot koskevat vakio-olosuhteita . |
Neodyymi (nimikkeistön suositus oli tilapäisesti neodyymi ) on alkuaine, jossa elementti symboli Nd ja atomiluku 60. jaksollisen se on ryhmä lantanoidit ja on siis myös yksi harvinaisten maametallien . Elementin nimi on johdettu kreikkalaisista sanoista νέος neos 'uusi' ja δίδυμος didymos 'kaksoset' ( lantaanin kaksosina ). Metallia käytetään seostetun neodyymi-rauta-boorin muodossa vahvoille kestomagneeteille .
historia
Vuonna 1841 Carl Gustav Mosander uutettiin harvinaisten maametallien Didym päässä seriitin maan . Vuonna 1874 Per Teodor Cleve huomasi, että Didym koostui itse asiassa kahdesta elementistä. Vuonna 1879 Lecoq de Boisbaudran eristää Didymista samariumia , jonka hän poimi mineraalista samarskiitista . Vuonna 1885 Carl Auer von Welsbach onnistui erottamaan didymiumin praseodyymiksi ja neodyymiksi, jotka muodostavat erivärisiä suoloja. Puhdasta metallista neodyymiä esiteltiin vasta vuonna 1925.
Esiintyminen
Neodyymiä esiintyy luonnossa vain kemiallisissa yhdisteissä, jotka liittyvät muihin lantanoideihin , mieluiten mineraaleihin:
|
Tärkein toimittaja, jolla on 91% maailman tuotannosta, on Kiina . Se johtaa siellä huomattaviin ympäristöongelmiin. "Kun neodyymi erotetaan uutetusta kivestä, syntyy myrkyllisiä jätetuotteita ja kaivosprosessin aikana vapautuu myös radioaktiivista uraania ja toriumia . Ainakin osa näistä aineista pääsee pohjaveteen, saastuttaa eläimistöä ja kasvistoa huomattavasti ja luokitellaan haitalliseksi ihmisten terveydelle. " Muita taloudellisesti hyödynnettäviä esiintymiä löytyy Australiasta , etenkin pohjoiselta alueelta, jota Arafura Resources hyödyntää.
Uuttaminen ja valmistus
Kuten kaikki lantanidien , malmien ensin rikastetaan mukaan vaahdottamalla , niin metallit muutetaan niiden halogenidit ja erotetaan fraktiokiteytyksellä , ioninvaihdolla tai uuttamalla .
Sen jälkeen, kun kompleksi erottamisen neodyymi komponenttien, oksidi voidaan muuttaa ja neodyymi (III) fluoridi , jossa vety fluoridi ja sitten vähennetään ja neodyymi kanssa kalsium muodostamiseksi kalsiumfluoridia . Kalsiumjäämät ja epäpuhtaudet erotetaan sulattamalla uudelleen tyhjiössä.
Tämä prosessi korvattiin Kiinassa noin vuonna 1984 sulatetun suolan elektrolyysillä neodyymifluoridin, neodyymioksidin ja litiumfluoridin seoksesta. Muodollisesti tämä prosessi vastaa Hall-Héroult-prosessia, mutta alkeisneodyymi kerrostetaan kohtisuoraan volframikatodiin, jota ympäröi renkaan muotoinen grafiittianodi. Sula neodyymi kiinnitetään molybdeenisäiliöön, josta se kaadetaan manuaalisesti harkomuottiin. Kutakin tällaista elektrolyysikennoa käytetään yksikammioisena elektrolyysikennona. Kiinan tehtaiden solujen tosiasiallisesta toiminnasta ei ole varmoja tietoja.
Kiinan hallitus on ilmoittanut ottavansa käyttöön tiukemmat ympäristösäännökset ja ryhtyvän tehokkaampiin toimiin laittomia kaivoksia vastaan. Kesäkuun alussa 2011 tämä aikomus näyttää toteutuneen ensimmäistä kertaa. Financial Times -lehden mukaan valtion omistamalla tuottajalla (Baotou Steel Rare Earth) on harvinaisten maametallien louhinnan ja jalostuksen monopoli. 35 toimiluvan saaneita yrityksiä suljetaan ja niistä maksetaan korvauksia, yhdeksän muuta luvattomia yrityksiä suljetaan eikä niistä makseta korvauksia. Vuonna Yhdysvalloissa , The Mountain Pass kaivoksen Kaliforniassa ja Mount Weld kaivoksella Australiassa ollaan uudelleen. Molempia kaivoksia ylläpitää Öko-Institut e. V. sertifioi hyväksyttävät ympäristönsuojelujärjestelmät. Grönlannissa on kuitenkin myös hankkeita harvinaisten maametallien yhdistetystä louhinnasta, jossa myrkylliset jäämät on tarkoitus kaataa järviin .
Vuotuisen tuotannon arvioitiin olevan 21 000 tonnia vuonna 2012, josta 91% tulee Kiinasta. Mukaan USGS , hinta 1 kg neodyymi vuonna 2001 alle 10 dollaria . Hinta nousi 80 dollariin vuoteen 2010 mennessä ja huipentui vuonna 2011 244 dollariin kilolta. Sitten se laski jälleen ja oli vuonna 2013 65 dollaria kilolta.
ominaisuudet
Fyysiset ominaisuudet
Kiiltävä hopeanvalkoinen metalli on yksi lantanideista ja harvinaisista maametalleista . Se on hiukan korroosionkestävämpää ilmassa kuin europium , lantaani , cerium tai praseodyymi , mutta muodostaa helposti vaaleanpunaisen violetin oksidikerroksen, joka voi hiipua ilmassa.
Kemialliset ominaisuudet
Korkeissa lämpötiloissa neodyymi palaa muodostaen seskvioksidia Nd 2 O 3 . Se reagoi veden kanssa muodostaen neodyymihydroksidia Nd (OH) 3 muodostaen vetyä . Vedyllä se reagoi hydridin NDH 2 . Pääarvon / hapetusnumeron 3 lisäksi hapetusnumerot 2 ja 4 esiintyvät myös erityisolosuhteissa.
käyttää
- Neodyymi-rauta-booriyhdisteet vahvimpien magneettien valmistukseen . Niitä käytetään magneettiresonanssitomografeihin , mikromoottoreihin ja kiintolevyihin (luku- / kirjoituspäiden sijoitus), kestomagneettiroottoreihin (esim. Askelmoottorit ja servomoottorit), tehokkaisiin kestomagneettisynkronikoneisiin , esim. B. joissakin erityyppiset tuulivoimalat (noin kuudesosa), ajaa sähkö- ja hybridi ajoneuvot ja malli päätöksenteon asemat , lineaarimoottoreihin sijoittamiseksi akselin (esim. CNC-koneet), korkea-laatu kaiuttimet ja kuulokkeet . Verrattuna samarium-kobolttimagneetteihin , ne ovat vahvempia ja paljon halvempia, mutta myös paljon herkempiä lämmölle.
- Neodyymisuolat emalin värjäykseen
- Sininen posliiniväri
- Neodyymi (III) oksidi lasin värjäykseen. Se tuottaa erittäin lämpimiä purppuranpunaisia ja viinipunaisia ja harmaita sävyjä. Kuten lasit on terävä absorptiokaistat ja niitä käytetään tähtitiede varten kalibrointia .
- Rautalasin värimuutokset
- UV- absorboivat lasit (aurinkosuojalasi)
- Osa teollisesti laajalle levinneestä neodyymi YAG -laserista
- Neodyymioksidilla seostettu bariumtitanaatti kondensaattorin dielektrikoille
- Koska sen pyroforisille ominaisuuksia kuin metalliseos kumppanina kanssa cerium vuonna Flint kiviä
- Neodyymikatalysoidun polybutadieenikumin (Nd-PBR) tuotantoon
linkkejä
Oksidit
- Neodyymi (III) oksidi (Nd 2 O 3 )
Halogenidit
- Neodyymi (II) fluori (NdF 2 )
- Neodyymi (II) kloridi (NdCl 2 )
- Neodyymi (II) bromidi (NdBr 2 ), vain vedetön
- Neodyymi (II) jodidi , (NdI 2 )
- Neodyymi (II, III) bromidi (Nd 4 Br 9 ), vain vedetön
- Neodyymi (III) fluori (NdF 3 )
- Neodyymi (III) kloridi (NdCl 3 ), vedetön
- Neodyymi (III) bromidi (NdBr 3 ), vedetön, kaksi modifikaatiota
- Neodyymi (III) jodidin (NDI 3 ), vedetön
Muut liitännät
- Neodyymi (III) asetaatti (Nd (C 2 H 3 O 2 ) 3 )
- Neodyymikarbidi (NdC 2 )
- Neodyymi (III) -nitraatti (Nd (NO 3 ) 3 6 H 2 O)
- Neodyymi (III) sulfaatti (Nd 2 (SO 4 ) 3 · 8 H 2 O)
- Neodyymi (III) sulfidi (Nd 2 S 3 )
Muut aineet
Neodyymi-rauta-boori (Nd 2 Fe 14 B) on materiaali, josta vahvimmat kestomagneetit voidaan tällä hetkellä valmistaa. Ne saavuttavat remanentin vuon tiheyden jopa 1,4 Teslaa . Koersiivikentän voimakkuus H cJ vaihtelee alueella 870-2750 kA / m.
nettilinkit
- Pääsy neodyymiin. Julkaisussa: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, käyty 3. tammikuuta 2015.
- metallinen kirkas neodyymi
Yksittäiset todisteet
- ↑ Harry H.Binder: Kemiallisten alkuaineiden sanasto. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3 .
- ↑ Ominaisuuksien arvot (tietoruutu) otetaan osoitteesta www.webelements.com (neodyymi) , ellei toisin mainita .
- ↑ CIAAW, standardi atomipainot tarkistettu 2013 .
- ↑ b c d e Merkintä neodyymi vuonna Kramida, A., Ralchenko, Yu., Reader, J. ja NIST ASD Team (2019): NIST Atomic Spectra Database (ver. 5.7.1) . Toim.: NIST , Gaithersburg, MD. doi : 10.18434 / T4W30F ( https://physics.nist.gov/asd ). Haettu 11. kesäkuuta 2020.
- ↑ a b c d e Entry on neodymium at WebElements, https://www.webelements.com , käyty 11. kesäkuuta 2020.
- ^ NN Greenwood, A. Earnshaw: Elementtien kemia. 1. painos. VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9 , s.1579 .
- ↑ Robert C. Weast (Toim.): CRC Handbook of Chemistry and Physics . CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9 , s. E-129 - E-145. Arvot perustuvat g / mol: een ja ilmoitetaan yksikköinä cgs. Tässä annettu arvo on siitä laskettu SI-arvo ilman mittayksikköä.
- ↑ a b Yiming Zhang, Julian RG Evans, Shoufeng Yang: Korjatut arvot kiehumispisteille ja alkuaineiden höyrystymisen entalpioille käsikirjoissa. Julkaisussa: Journal of Chemical & Engineering Data . 56, 2011, s. 328-337; doi: 10.1021 / je1011086 .
- ↑ b Merkintä neodyymi, jauhe on GESTIS aine tietokanta IFA , pääsee 26. huhtikuuta, 2017 mennessä. (JavaScript vaaditaan)
- ↑ Carl Auer v. Welsbach: Didymin hajoaminen sen elementteihin. Julkaisussa: Kuukausilehdet kemialle . 6 (1), 1885, s. 477 - 491; doi: 10.1007 / BF01554643 .
- ^ Justin Rowlatt: Ei harvinaisia eikä maapalloja . 23. maaliskuuta 2014 ( bbc.com [käytetty 8. kesäkuuta 2019]).
- ↑ a b neodyymi. (Ei enää saatavilla verkossa.) Setis.ec.europa.eu, arkistoitu alkuperäisestä 5. maaliskuuta 2016 ; luettu 26. elokuuta 2015 .
- ↑ Puhtaiden tuuliturbiinien likainen salaisuus. Julkaisussa: Panorama. 28. huhtikuuta 2011.
- ↑ Michelle Röttger: Kiina puhdistaa harvinaisten maametallien markkinat. (Tutkimus) julkaisussa: Financial Times. 9. kesäkuuta 2011, s. 2 , arkistoitu alkuperäisestä 11. kesäkuuta 2011 ; Haettu 26. kesäkuuta 2011 .
- ↑ b Mandy Schossig: Harvinaisten maametallien - tietoja ja tosiasioita. Öko-Institut e. V., Berliini, tammikuu 2011.
- ↑ Tieteellinen tutkimusraportti 2012–5188 - Metallien hinnat Yhdysvalloissa vuoteen 2010. (PDF 2.4 MB, s. 143 (137) Kuva 6.) USGS , käyty 26. elokuuta 2015 (englanniksi).
- ^ Kongressin tutkimuspalvelu - Harvinaiset maametallit: globaali toimitusketju. (PDF 603 kB, s. 11 (7) Kuva 3) www.fas.org, 16. joulukuuta 2013, luettu 26. elokuuta 2015 (englanniksi).
- ↑ Jokaiselle tuuliturbiinille tarvitaan noin 2 tonnia neodyymiä: "Noin kaksi tonnia neodyymiä tarvitaan jokaista tuuliturbiinia varten" .