Neodimiumstruktur, egenskaper, bruker

Han neodym Det er et metall som tilhører Lantanide -serien, av de sjeldne jordene, hvis kjemiske symbol er ND (ikke for å forveksle med NB, Niobium). Det er en av de mest reaktive og rikelig metaller i lantanidene, og er i jordskorpen med en overflod nær den for bly.

Neodymiet er innenfor gruppen av de mest interessante og praktiske lantanider. Som andre av sine jevnaldrende, formforbindelser som viser rosa eller lilla fargelegging, som kan fargelegge briller og keramikk som er følsomme for den innfallende lyskilden; det vil si at de endrer farge avhengig av hvilket lys som lyser dem.

Metallisk neodymprøve lagret i en glass ampull. Kilde: Hi-res Images ofchemical Elements/CC av (https: // creativecommons.Org/lisenser/av/3.0)

Opp har vi et utvalg av metallisk neodymium. Den må forbli lagret under en inert atmosfære, ellers er den raskt korrodert av oksygenaksjonen. På sin egen neodym er ikke et metall som stikker ut, som med kobber eller gull; Imidlertid har deres blandede legeringer og krystaller en enorm teknologisk innvirkning.

I denne forstand er neodymene synonymt med magneter, på grunn av de berømte neodymmagneter, som er de kraftigste noensinne skapt. Disse består av en ND-Fe-B-legering, hvis fysiske egenskaper er ganske lignet på keramikk, og som opptar et viktig sted i Symphines Electronic Equipment.

På den annen side er ikke bare neodymmagneter velkjente, men også laserne deres, preget av deres grønne og lyse bjelker. Laserne med blandede krystaller med neodymatomer har forskjellige anvendelser: fra helbredende overfladiske sår, for å utløse fusjonsreaksjoner.

[TOC]

Oppdagelse

Oppdagelsen av neodymene begynte med Didimio, en blanding av oksider eller lantanidsalter som på det nittende århundre ble feilaktig ansett som et element.

I 1885 søkte og klarte den østerrikske kjemikeren Carl Auer von Welsbach.

Carl Welsbach fullførte sitt oppdrag etter vanskelige fraksjonelle krystalliseringer av dobbeltnitrat og ammoniumsalter, oppnådd fra metallene som er til stede i Didimio: Neodymium og Praseodimium.

Saltet av neodymene var rosa, mens det av prseodimium, med grønnaktig farge. Hans navn, 'Neodimio', som betyr 'New Twin', avledet fra 'undervisningen', ettersom det var den mest tallrike brøkdelen av Didimio som han jobbet.

Det kan tjene deg: Indolaldiksyre: Struktur, egenskaper, innhenting, bruk

Kjemisk struktur av neodymium

Neodymiumatomene, ND, samhandler sterkt med hverandre gjennom den metalliske lenken. Denne kraften, sammen med atomradiusen til ND, og ​​modus for pakningen i tre dimensjoner, ender med å sette en kompakt sekskantet dobbel sekskantet struktur (DHCP); den mest stabile og tette allotropiske formen.

Når DHCP -metallkrystaller varmer ved en temperatur nær 863 ºC, lider imidlertid neodymene en faseovergang: dens struktur blir transformert til en kubikk sentrert i kroppen (BCC), noe som er mindre tett. Derfor kan neodymium eksistere som to allotropiske former: DHCP og BCC.

Elektronisk konfigurasjon

Elektronisk neodymekonfigurasjon

Den forkortede elektroniske konfigurasjonen for neodymene er som følger:

[Xe] 6s² 4f⁴

Å være nettopp det fjerde elementet i Lantanide -serien, motsier ikke den elektroniske fyllingen av 4F -orbitaler den forventede ordren og etablert av Aufbau -prinsippet.

Neodimiumegenskaper

Fysisk utseende

Sølv og lyst metall, relativt formbar og betydelig hardhet, sammenlignbar med jern. Når du treffer den, avgir den en Tintineo som husker bronse.

Atomnummer

60

Molmasse

144.242 g/mol

Smeltepunkt

1024 ºC

Kokepunkt

3074 ºC

Tetthet

Ved romtemperatur: 7.01 g/cm³

Rett ved smeltepunktet: 6.89 g/cm³

Oksidasjonsstater

Neodymiet kan delta i sine forbindelser med 0 oksidasjonstilstander (ND⁰, i legeringer), +1 (ND⁺), +2 (ND²⁺), +3 (ND³⁺) og +4 (ND⁴⁺), Å være +3 som den mest stabile og vanlige av alle, som med de andre lantanidene.

Elektronegativitet

1.14 på Pauling -skalaen.

Ioniseringsenergier

Først: 533.1 kJ/mol (ND⁺ gassform)

For det andre: 1040 kJ/mol (ND²⁺ gassform)

Tredje: 2130 kJ/mol (ND³⁺ gassform)

Magnetisk ordre

Paramagnetisk. Det tiltrekkes knapt svakt av magneter. Imidlertid, når du er drukket med jern- og boratomer, får den magnetisk metning; det vil si at den når en maksimal magnetiseringstilstand, så det vil være en kraftig magnet.

Ved en temperatur under 20 K blir neodymene et antiferromagnetisk materiale.

Reaktivitet og forbindelser

Neodymium er en av de mest reaktive metaller i Lantanide -serien. Den må lagres utenfor rekkevidden til oksygen, da den kjører overflaten raskt, siden det resulterende oksidet brytes uten å kunne beskytte metallets indre mot påfølgende oksidasjoner:

Kan tjene deg: svake elektrolytter: konsept, egenskaper, eksempler

4 ND + 3 O₂ → 2. nd₂ENTEN₃

Denne oksidasjonen akselererer ved 150 ºC, og brenner neodymet med intensitet.

Ikke bare reagerer den raskt med oksygen, men også med sure stoffer, for eksempel saltsyre, for å frigjøre hydrogen og produsere neodymsalter:

2. ND + 6 HCL → 2. NDCL₃ + 3 H₂

Løsningene av neodymforbindelser viser rosa farger, et kjennetegn som også sees i Erbio, en annen Lantanid. Imidlertid, når de blir opplyst med en lysstoffrør, endrer de seg gule. Merk for eksempel det nedre bildet:

A) Sulfatløsninger, nitrat og neodymklorid (III) under sollys; b) De samme løsningene, men opplyst med en kompakt lysstoffrør. Kilde: w. Oelen/CC By-SA (https: // CreativeCommons.Org/lisenser/by-SA/3.0)

De vandige oppløsningene av ND -saltene₂(SW₄)₃, ND (nei₃)₃ og NDCL₃ De er rosa eller lilla hvis de absorberer sollys; Men gulaktig eller til og med fargeløs (se nitratløsningen) når de blir opplyst med en annen lyskilde, for eksempel en kompakt lysstoffrør.

Dette fenomenet skyldes F-F elektroniske overganger, hvis absorpsjonsbånd samhandler med de bestrålte lysene.

Å skaffe

Neodymiet finnes i de stollende bergartene på jordens cortex som integrerer mange mineraler der lantanidene dominerer. Blant disse mineralene skiller Bastnasite og monacitten seg ut, som inkluderer alle deres familier eller varianter inneholder rundt 10-18% av den utnyttbare neodymen. Derfor er Bastnasita og monacitten dens viktigste mineralogiske kilder.

ND -ionene³⁺ De må skilles fra en matrise sammensatt av andre lantanidoksider og andre urenheter. For å gjøre dette brukes ionebytte kromatografiteknikker og væske-væskeekstraksjoner.

Gjort dette, og avhengig av den valgte prosessen oppnås neodymioner som deres oksid eller noen av halogenidene (NDX₃).

Oksidet, ND₂ENTEN₃, Det kan reduseres med metallisk natrium i nærvær av kalsiumklorid, som indikert i følgende kjemiske ligning:

Nd₂ENTEN₃ + 3 Cacl₂+ 6 Na → 2. ND + 3 Cao + 6 NaCl

På den annen side er NDCL₃ Det kan reduseres til metallisk neodym ved elektrolyse, eller ved en metallotermisk reduksjon ved bruk av kalsium som et reduksjonsmiddel.

Bruk/applikasjoner

Fotografi

Neodymium -Gifted Glass brukes som et gult filter i kameraene.

Keramikk

Pærer laget med neodymglass og opplyst av forskjellige lyskilder. Kilde: Scientific29/CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/lisenser/by-SA/3.0)

Salg eller neodymoksid brukes som tilsetningsstoffer for å gi glass eller lilla farging til glass. På den annen side har Neodymiums briller også særegenheten, som nevnt før, for å vise forskjellige fargelater avhengig av innfallende lys, som sett på bildet nedenfor:

Kan tjene deg: Arrhenius ligning

På venstre side viser pæren en blåaktig farge under lysstoffrør; Mens det er til høyre, endres det i rosa farge under glødende lys.

På den annen side har de neodymiske dopingpærene også kjennetegn ved å avgi smartere lys, mens de absorberer gulaktige utslipp.

Sveisebriller

Sveisebrillene inneholder neodym, som absorberer intense natriumutslipp, og dermed eliminerer de glødende gule blinkene.

Lasere

Du er gjengitt med ND-Yag-lasere er preget av deres attraktive grønne farge. Kilde: Giorgio Brida fra Torino, Italia/CC av (https: // creativecommons.Org/lisenser/av/2.0)

Neodymiumoksid brukes til å utstyre glasset som brukes i konstruksjonen av høye krefter, i stand til å sette i gang fusjonsreaksjoner.

Strålene fra andre neodym-lasere, som ND: YAG (neodymium-grå av ititrium og aluminium) har blitt brukt til behandling av hudkreft, kroppshårfjerning og skjæring eller boring av stål.

Magneter

Neodymium magnetfærer satt for sin permanente og sterke magnetisering. Kilde: © Nevit Dilmen/CC By-SA (https: // CreativeCommons.Org/lisenser/by-SA/3.0)

ND-Fe-B (ND₂Tro₁₄B) og dens høye magnetisering, brukes til å lage kraftige magneter. Dette er magneter par excellence, ettersom de er de kraftigste noensinne bygget. Noen ulemper har imidlertid: i sin reneste form mister de magnetiske egenskapene ved høye temperaturer, og de er lett korroderer og sprekker.

For å løse disse ulempene. Dermed brukes neodymmagneter i elektriske generatorer for vind- og vindmøller, medisinsk utstyr, leker, mobiltelefoner, mikrofoner, elektriske gitarer, etc.

Neodimiummagneter består av ND-Fe-B-legeringen, som også inneholder andre tilsetningsstoffer, og er en del av dem andre sjeldne jordmetaller. Kraften de tiltrekker seg er slik, at det er mulig å samle dem for å lage forskjellige figurer, for eksempel bildesylinderen ovenfor.

Disse magnetene fungerer også som hobbyer for de som ønsker å bevise sin tiltrekningskraft mellom to objekter, og observerer hvordan de knuser dem i prosessen. Se for eksempel følgende video:

Avhengig av størrelse, sammensetning og temperatur, kan disse magnetene til og med være farlige, fordi de ville tiltrekke massive gjenstander mot dem som kan treffe noen.

Referanser

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
2. Redaktørene av Enyclopaedia Britannica. (2020). Neodym. Gjenopprettet fra: Britannica.com
3. Wikipedia. (2020). Neodym. Hentet fra: i.Wikipedia.org
4. Mohammad Reza Ganjali et al. (2016). Lanthanides Series -avskrekking ved forskjellige analysemetoder. Scientedirect.
5. Dr. Doug Stewart. (2020). Neodymium element fakta. Gjenopprettet fra: Chemicool.com
6. Sharma, r.TIL. (1987). Neodymium produksjonsprosess. Jom 39, 33-37. gjør jeg.org/10.1007/BF03259468