Neodimijeva struktura, lastnosti, uporablja

On neodimij Gre za kovino, ki pripada seriji lantanida, redkih Zemlje, katerih kemični simbol je ND (ne zmešati z nb, niobium). Je ena najbolj reaktivnih in obilnih kovin lantanidov, ki je v Zemljini skorji z obilico blizu svinca.

Neodimij je v skupini najzanimivejših in najbolj praktičnih lantanidov. Tako kot drugi njihovi vrstniki oblikujte tudi spojine, ki kažejo roza ali vijolične obarvanosti, ki lahko obarvajo očala in keramiko, občutljivo na vir svetlobe; to pomeni, da spremenijo barvo, odvisno od tega, katera svetloba jih osvetli.

Kovinski neodimijski vzorec, shranjen v stekleni ampuli. Vir: Hi-Res Slike kemičnih elementov/cc by (https: // createCommons.Org/licence/by/3.0

Zgoraj imamo vzorec kovinskega neodima. Ostati mora shranjen pod inertno atmosfero, sicer ga hitro korodira delovanje kisika. Na lastnem neodimiju ni kovina, ki štrli, kot pri baku ali zlatu; Vendar imajo njihove mešane zlitine in kristali velik tehnološki vpliv.

V tem smislu je neodimij zaradi znanih neodimijskih magnetov sinonim za magnete, ki so najmočnejši kdajkoli ustvarjeni. Ki so sestavljene iz zlitine ND-FE-B, katere fizikalne lastnosti so precej podobne lastnosti keramike in ki zasedajo pomembno mesto v simfini elektronske opreme.

Po drugi strani pa niso dobro znani ne le neodimijski magneti, ampak tudi njihovi laserji, za katere so značilni njihovi zelenkasti in svetli žarki. Laserji z mešanimi kristali z neodimijevimi atomi imajo raznolike uporabe: od celjenja površnih ran, do sprožitve fuzijskih reakcij.

[TOC]

Odkritje

Odkritje neodimija se je začelo z Didimiom, mešanico oksidov ali lantanidnih soli, ki je v devetnajstem stoletju napačno veljal za element.

Leta 1885 je avstrijski kemik Carl Auer von Welsbach iskal in vodil metodo za frakcijo Didimio, ki je bil do takrat in zahvaljujoč spektroskopski analizi, njegova kompozitna narava je bila že znana.

Carl Welsbach je svojo misijo opravil po naporni frakcijski kristalizaciji dvojnih nitratov in amonijevih soli, pridobljenih iz kovin, prisotnih v Didimiu: Neodimium in Praseodimium.

Sol neodima je bila roza, medtem ko je prseodimium, zelenkaste barve. Njegovo ime, "Neodimio", kar pomeni "nov dvojček", izhaja iz "poučevanja", saj je bil to najpogostejši del Didimio, s katerim je delal.

Lahko vam služi: indolaletna kislina: struktura, lastnosti, pridobivanje, uporabe

Kemična struktura neodima

Atomi neodimij, ND, močno komunicirajo med seboj skozi kovinsko povezavo. Ta sila, skupaj z atomskim polmerom ND, in načinom njegove pakiranja v treh dimenzijah, se konča z nastavitvijo kompaktne šesterokotne šesterokotne strukture (DHCP); je najbolj stabilna in gosta alotropna oblika.

Ko pa kovinski kristali DHCP segrejejo pri temperaturi blizu 863 ° C, neodimij trpi fazni prehod: njegova struktura se pretvori v kubično osredotočeno v telesu (BCC), kar je manj gosto. Zato lahko neodimij obstaja kot dve alotropni obliki: DHCP in BCC.

Elektronska konfiguracija

Elektronska konfiguracija neodima

Skrajšana elektronska konfiguracija za neodimij je naslednja:

[Xe] 6s² 4f⁴

Ker je točno četrti element serije lantanida, elektronsko polnjenje svojih 4F orbital ne nasprotuje pričakovanemu redu in ugotovljeno z načelom Aufbau.

Neodimijeve lastnosti

Fizični videz

Srebrna in svetla kovina, razmeroma poševna in precejšnja trdota, primerljiva z železom. Ko ga udarite, oddaja tintineo, ki se spominja bronastega.

Atomska številka

60

Molarna masa

144.242 g/mol

Tališče

1024 ° C

Vrelišče

3074 ° C

Gostota

Pri sobni temperaturi: 7.01 g/cm³

Desno na tališču: 6.89 g/cm³

Stanja oksidacije

Neodimij lahko sodeluje v njegovih spojinah z 0 stanja oksidacije (ND⁰, v zlitinah), +1 (nd⁺), +2 (nd²⁺), +3 (nd³⁺) in +4 (nd⁴⁺), Saj je +3 najbolj stabilen in pogost od vseh, kot pri drugih lantanidah.

Elektronegativnost

1.14 na lestvici Pauling.

Ionizacijske energije

Prvi: 533.1 kJ/mol (nd⁺ plinasto)

Drugi: 1040 kJ/mol (nd²⁺ plinasto)

Tretjič: 2130 kJ/mol (nd³⁺ plinasto)

Magnetni vrstni red

Paramagnet. Magneti ga komaj šibko privlačijo. Ko pa ste se sprli z atomi železa in bora, pridobi magnetno nasičenost; to pomeni, da doseže največje stanje magnetizacije, zato bo močan magnet.

Pri temperaturi pod 20 K postane neodimij antiferromagnetni material.

Reaktivnost in spojine

Neodimij je ena najbolj reaktivnih kovin serije lantanida. Shranjena ga je treba iz dosega kisika, saj hitro teče svojo površino, saj je nastali oksid pokvarjen, ne da bi lahko zaščitil notranjost kovine pred naknadnimi oksidacijami:

Vam lahko služi: šibki elektroliti: koncept, značilnosti, primeri

4 nd + 3 o₂ → 2 in₂Tudi₃

Ta oksidacija se pospeši pri 150 ° C, pri čemer je neodimij gorela z intenzivnostjo.

Ne samo, da hitro reagira s kisikom, ampak tudi s kislimi snovmi, kot je klorovodikova kislina, da sprosti vodik in proizvaja neodimijeve soli:

2 ND + 6 HCl → 2 NDCL₃ + 3 h₂

Raztopine neodimijevih spojin kažejo roza barve, značilnost, ki jo vidimo tudi v Erbio, še eni lantanidi. Ko pa so osvetljeni s fluorescentno svetlobno svetilko, se spremenijo rumeno. Opomba na primer spodnja slika:

a) sulfatne raztopine, nitrat in neodimijev klorid (III) pod sončno svetlobo; b) iste rešitve, vendar osvetljene s kompaktno fluorescentno svetilko. Vir: w. Oelen/cc by-sa (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/3.0

Vodne raztopine ND soli₂(SW₄)₃, Nd (št₃)₃ in ndcl₃ So rožnate ali vijolične, če absorbirajo sončno svetlobo; Toda rumenkasto ali celo brezbarvno (glej raztopino nitrata), ko so osvetljene z drugim svetlobnim virom, na primer kompaktna fluorescentna svetilka.

Ta pojav je posledica elektronskih prehodov F-F, katerih absorpcijski pasovi sodelujejo s tistimi iz obsevane svetlobe.

Pridobivanje

Neodimij najdemo v magnetnih kamninah Zemljine skorje, ki vključujejo številne minerale, kjer prevladujejo lantanidi. Med temi minerali izstopajo basnazit in Monacit, ki vključuje vse njihove družine ali različice. Zato sta Badnasita in Monacit njena glavna mineraloška vira.

ND ioni³⁺ Ločiti jih je treba od matrice, sestavljene iz drugih lantanidnih oksidov in drugih nečistoč. Za to se uporabljajo tehnike kromatografije ionske izmenjave in ekstrakcije tekočine-tekočine.

To je storil in odvisno od izbranega procesa, neodimijevi ioni dobimo kot njihov oksid ali kateri koli od njegovih halogenidov (NDX₃).

Oksid, nd₂Tudi₃, Z kovinskim natrijem se lahko zmanjša v prisotnosti kalcijevega klorida, kot je navedeno v naslednji kemični enačbi:

Nd₂Tudi₃ + 3 cacl₂+ 6 Na → 2 nd + 3 Cao + 6 NaCl

Po drugi strani pa ndcl₃ Z elektrolizo se lahko zmanjša na kovinski neodimij ali z zmanjšanjem metalitmalnega zmanjšanja z uporabo kalcija kot reducirajočega sredstva.

Uporaba/aplikacije

Fotografija

Neodimij -Gifted Steklo se uporablja kot rumeni filter v kamerah.

Keramika

Čebulice, narejene z neodimijevim steklom in osvetljene z različnimi viri svetlobe. Vir: Scientific29/cc by-sa (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/3.0

Prodajni ali neodimijevi oksid se uporabljajo kot dodatki za zagotavljanje stekla ali vijoličnih obarvanj. Po drugi strani imajo neodimijska očala tudi posebnost, kot smo že omenili, da prikazujejo različne obarvanosti, odvisno od vpadne svetlobe, kot je prikazano na spodnji sliki:

Vam lahko služi: Arrheniusova enačba

Na levi žarnica prikazuje modrikasto obarvanost pod fluorescentno svetlobo; Medtem ko je na desni, se spremeni v roza barvi pod žarilno svetlobo.

Po drugi strani imajo žarnice neodimijeve doping značilno tudi za oddajanje pametnejših luči, saj absorbirajo rumenkaste emisije.

Varilna očala

Kozarci za varilce vsebujejo neodimij, ki absorbira intenzivne emisije natrija in tako odpravijo žarilne rumene utripe.

Laserji

Reproducirani ste z laserji ND-YAG, za katere je značilna njihova privlačna zelena barva. Vir: Giorgio Brida iz Torino, Italija/CC by (https: // createCommons.Org/licence/by/2.0

Neodimijev oksid se uporablja za opremljanje stekla, ki se uporablja pri konstrukciji visokih moči, ki lahko sproži reakcije združitve.

Za zdravljenje kožnega raka, odstranjevanja dlak in rezanja ali vrtanja jekla so bili uporabljeni tramovi drugih neodimijskih laserjev, kot sta ND: YAG (neodimij-siva ititrija in aluminija).

Magneti

Sfere neodimijskih magnetov, ki so nastavljene za njegovo trajno in močno magnetizacija. Vir: © Nevit Dilmen/CC BY-SA (https: // createCommons.Org/licence/by-sa/3.0

ND-FE-B (ND₂Vera₁₄B) in njegova visoka magnetizacija se uporablja za ustvarjanje močnih magnetov. To so magneti par odličnosti, saj so najmočnejši doslej zgrajeni. Vendar imajo nekatere pomanjkljivosti: v najčistejši obliki izgubijo magnetne lastnosti pri visokih temperaturah in jih je enostavno korodirati in zlomiti.

Za reševanje teh nevšečnosti. Tako se neodimijski magneti uporabljajo v električnih generatorjih za vetrne in vetrne turbine, medicinsko opremo, igrače, mobilne telefone, mikrofone, električne kitare itd.

Neodimium magneti so sestavljeni iz zlitine ND-FE-B, ki vsebuje tudi druge dodatke, ki so del drugih redkih kovin. Sila, s katero privlačijo.

Tudi ti magneti služijo kot hobiji za tiste, ki želijo dokazati svojo silo privlačnosti med dvema predmetoma in opazovati, kako jih v procesu zdrobita. Oglejte si na primer naslednji video:

Glede na velikost, sestavo in temperaturo so lahko ti magneti celo nevarni, saj bi pritegnili ogromne predmete do njih, ki bi lahko nekoga prizadeli.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). MC Graw Hill.
2. Uredniki Enyclopeedia Britannica. (2020). Neodimij. Okrevano od: Britannica.com
3. Wikipedija. (2020). Neodimij. Pridobljeno iz: v.Wikipedija.org
4. Mohammad Reza Ganjali in sod. (2016). Serija lantanidov Deterion z različnimi analitičnimi metodami. Znanstveno.
5. Doktor. Doug Stewart. (2020). Dejstva o neodimijevih elementih. Okrevano od: Chemicool.com
6. Sharma, r.Do. (1987). Proces proizvodnje neodima. Jom 39, 33-37. doi.org/10.1007/BF03259468