Тайна знаменитого близнеца редкоземельных элементов – мощного «неодимового» магнита

Описание:

Неодим был открыт в 1885 году австрийским химиком К. А. фон Вельсбахом в Вене. Интересно, что название «Неодим» состоит из греческих слов neos (νέος), что означает «новый», и didymos (διδύμος), что означает «близнец».

Природный неодим состоит из семи изотопов, а именно стабильных ¹⁴³Nd, ¹⁴⁵Nd, ¹⁴⁶Nd, ¹⁴⁸Nd, наиболее распространенного ¹⁴²Nd и долгоживущих примитивных радиоактивных нуклидов ¹⁴⁴Nd и ¹⁵⁰Nd. Помимо перечисленных выше природных изотопов, неодим также имеет 31 искусственно синтезированный радиоактивный изотоп, среди которых ¹⁴⁷Nd имеет самую большую продолжительность жизни. И 13 известных изомеров, среди которых наиболее стабильными являются ¹³⁹mNd, ¹³⁵mNd и ¹³³m1Nd.

Неодим не существует в природе в чистом металлическом виде, а в основном содержится в таких минералах, как бастнезит и монацитовый песок, часто составляя 10–18% от общего содержания редкоземельных элементов. Неодим в чистом виде был выделен лишь в 1925 году.

неодимовый

Атомный номер:60

Атомный вес: 144,242 а.е.м.

Атомная структура: Внешняя электронная структура неодима — 4f⁴ 6s².

Физические/химические свойства: Это яркий серебристо-белый металл со средней твердостью, парамагнетизмом и небольшой пластичностью. Его химические свойства относительно активны. Поскольку он быстро окисляется на воздухе, его часто запечатывают в пластик или хранят в минеральном масле. Он может реагировать с водой и кислотой, выделяя водород.

Основными областями применения неодима являются:

• Постоянный магнитный материал: Неодимовый магнит является одним из самых прочных постоянных магнитных материалов, доступных на рынке.
• Среди них неодимовый железобористый магнит (магнит NdFeB) в настоящее время является наиболее важным типом редкоземельного постоянного магнитного сплава. Они широко используются в двигателях, электронном оборудовании, дисководах, магнитных сепараторах, магнитных клапанах и многих других устройствах, таких как высокомощные и тяжелые двигатели в гибридных транспортных средствах или генераторы, используемые в самолетах и ​​ветряных турбинах для создания сильных магнитных полей.

• Красители для стекла и керамики: оксиды часто используются в качестве красителей в стекле и керамике для производства стеклянных, керамических и эмалевых изделий насыщенного цвета, а также в защитных очках сварщиков и стеклодувов или при изготовлении селективных астрономических фильтров. Впервые использованный в коммерческих целях в качестве красителя для стекла в 1927 году, он до сих пор остается популярной добавкой в ​​стекле.

• Легирующие примеси в лазерных материалах: неодимовые твердотельные лазеры используют свойства неодима для создания мощных лазерных лучей, например, иттрий-алюминиевый гранат, легированный неодимом (Nd:YAG), иттрий-литиевый фторид, легированный неодимом (Nd:YLF), ортованадат иттрия, легированный неодимом (Nd:YVO₄), и неодимовое стекло, а в некоторых лазерах его можно использовать в качестве искусственного рубина для замены настоящих драгоценных камней. Широко используется в обработке материалов, связи, медицине, стоматологии и промышленности.

• Антибликовые покрытия для стекла: оксид неодима используется в антибликовых покрытиях для оптического стекла для уменьшения отражений и улучшения характеристик оптических систем.

• Применение в ядерной энергетике: ¹⁴³Nd используется в исследованиях в области ядерной физики и в качестве топлива для ядерных реакторов.

• Оптические линзы и оптические устройства: Неодимовое стекло используется в оптических линзах, оптических устройствах и лазерных материалах для производства высокопроизводительных оптических систем, таких как пурпурные красители для стекла и керамики, неодимовое стекло, керамические конденсаторы и т. д.

• Динамики и наушники: широко используются в аудиооборудовании, микрофонах, внутриканальных наушниках и профессиональных динамиках для обеспечения высококачественного воспроизведения звука.