Неодимий – Nd символу жана атомдук номери 60 болгон химиялык элемент. Бул абада булганып кетүүчү жумшак, күмүш сымал металл. Аны 1885-жылы австриялык химик Карл Ауэр фон Велсбах ачкан. Зат монацит кум кендеринде жана минералдык бастназитте көп санда болот.
Тарых
Сейрек кездешүүчү металл неодимди австриялык химик барон Карл Ауэр фон Велсбах 1885-жылы Венада ачкан. Окумуштуу спектроскопиялык анализ аркылуу бөлгөндөн кийин, азот кислотасынан кош аммоний нитраты тетрагидратын фракциялык кристаллдаштыруу жолу менен дидам деп аталган материалдан жаңы затты (ошондой эле празеодим элементин) бөлүп алды. Бирок, 1925-жылга чейин элементти таза түрүндө алуу мүмкүн болгон эмес.
1940-жылдардын аягына чейин металл өндүрүүнүн негизги коммерциялык ыкмасы нитраттардын кош кристаллдашуусу болгон. Метод эффективдүү эмес, алынган заттын көлөмү аз болгон. Линдсей химиялык бөлүмү неодимдин ири өндүрүшүн биринчилерден болуп баштаганион алмаштыруучу тазалоо ыкмасы. 1950-жылдардан бери өтө тазаланган (99% дан жогору) элемент негизинен сейрек кездешүүчү жерге бай монациттен анын галогенид туздарын электролиздөө жолу менен ион алмашуу процесси аркылуу өндүрүлгөн.
Учурда металлдык неодимдердин көбү бастназиттен алынат. Технологиянын жетишкендиктери жана жакшыртылган тазалоо ыкмаларынын өнүгүшү аны өнөр жайда кеңири колдонууга шарт түздү.
Сыпаттама
Химиялык элемент жаратылышта металл түрүндө кездешпейт, ал дидим затынан бөлүнүп, башка лантаниддер менен (айрыкча празеодим менен) аралашат. Неодим сейрек кездешүүчү металл катары классификацияланганына карабастан, ал кобальт, никель же жез сыяктуу эле көп кездешкен жана жер кыртышында кеңири таралган кеңири таралган элемент. Заттын көбү Кытайдан келет.
Неодимий кошулмалар биринчи жолу 1927-жылы айнек боектору катары коммерциялык түрдө колдонулган жана көз айнек линзаларында популярдуу кошумча бойдон калууда. Nd3+ иондорунун болушунан улам неодим кошулмаларынын түсү көбүнчө кызыл-кызгылт түскө ээ, бирок бул жарыктандыруунун түрүнө жараша өзгөрөт.
Колдонмо
Ндодимий кошулган линзалар толкун узундугу 1047 жана 1062 нанометрдин ортосундагы инфракызыл нурланууну чыгарган лазерлерде колдонулат. Алар өтө чоң кубаттуулуктагы системаларда, мисалы, инерция боюнча эксперименттерде колдонулатчектөө.
Nd:метал Nd:YAG лазерлеринде башка кристаллдар (мисалы, иттрий алюминий гранаты) менен да колдонулат. Бул орнотуу, адатта, болжол менен 1064 нм толкун узундугу менен инфракызыл нурларды чыгарат. Бул эң көп колдонулган катуу абалдагы лазерлердин бири.
Неодимий металлынын дагы бир маанилүү колдонулушу - күчтүү, жогорку бекем туруктуу магниттерди жасоо үчүн колдонулган эритмелерде бекемдөөчү компонент катары. Алар микрофондор, профессионалдуу үн күчөткүчтөр, кулакка салынган гарнитуралар, жогорку өндүрүмдүү DC кыймылдаткычтары, компьютердин катуу дисктери сыяктуу өнүмдөрдө кеңири колдонулат, мында аз магниттик масса (көлөм) же күчтүү магнит талаасы талап кылынат.
Чоң неодим магниттери жогорку кубаттуулуктагы жана салмактагы электр кыймылдаткычтарында (мисалы, гибриддик унаалар) жана генераторлордо (мисалы, учактар менен шамал станцияларынын электр генераторлорунда) колдонулат. Ошондой эле, элемент кээ бир эритмелерди катуулатуу үчүн колдонулат. Мисалы, титан бул заттын 1,5% гана кошулгандан кийин бир жарым эсе күчтүү болот.
Физикалык касиеттери
Металл неодим классикалык мисметалда (сейрек кездешүүчү элементтердин эритмеси) бар, мында анын концентрациясы адатта 18% түзөт. Таза түрүндө элементтин жаркыраган күмүш-алтын металлдык жалтылдаганы бар, бирок кадимки абада тез кычкылданат. Оксиддик катмар пайда болуп, кабыгынан ажырап, металлды андан ары кычкылданууга дуушар кылат. Ошентип,заттын сантиметр үлгүсү бир жылдын ичинде толугу менен кычкылданат.
Неодимий адатта эки аллотроптук формада болот, кош алты бурчтуу куб структурасынан борбордон борборго өзгөрүү. 1024°Сте эрип, 3074°Сте кайнай баштайт. Катуу фазадагы заттын тыгыздыгы 7,01 г/см3, суюк абалда 6,89 г/см3.
Атомдук касиеттери:
- Кычкылдануу абалы: +4, +3, +2 (негизги оксид).
- Электрондуктуулук: 1, 14 (суроо шкаласы).
- Жылуулук өткөргүчтүк: 16,5 Вт/(м К).
- Иондошуу энергиясы: 1: 533, 1 кДж/моль, 2: 1040 кДж/моль, 3: 2130 кДж/моль.
- Атомдун радиусу: 181 пикометр.
Химиялык касиеттери
Металл неодим абада жай карарып, 150°C тегерегинде оңой күйүп, неодим(III) оксидин түзөт:
4nd + 3O2 → 2nd2O3
Бул электропозитивдүү элемент. Ал муздак суу менен жай, бирок ысык суу менен тез аракеттенип, неодим (III) гидроксиди пайда кылат:
2nd(s) + 6H2O(l) → 2Nd(OH)3 (ак) + 3H 2(g)
Металл бардык галогендер менен катуу реакцияга кирет, суюлтулган күкүрт кислотасында оңой эрип, кызгылт көк Nd(III) ионун камтыган эритмелерди түзөт.
Өндүрүш
Неодимий металл жаратылышта эч качан эркин элемент катары кездешпейт. сыяктуу рудалардан казылып алынатбашка лантаниддер жана башка элементтер менен байланышкан bastnäsite жана monazite. Бул пайдалуу кендерди казып алуунун негизги аймактары Кытай, АКШ, Бразилия, Индия, Шри-Ланка жана Австралияда жайгашкан. Россияда да майда кендер чалгындалган.
Неодимдин запастары болжол менен 8 миллион тоннага бааланат. Жер кыртышында анын концентрациясы болжол менен 38 мг/кг түзөт, бул сейрек кездешүүчү элементтердин арасында церийден кийинки экинчи орунда турат. Дүйнөлүк металл өндүрүү болжол менен 7000 тоннаны түзөт. Өндүрүштүн негизги бөлүгү Кытайга таандык. КЭР өкмөтү жакында эле бул элементти стратегиялык жактан маанилүү деп таанып, аны экспорттоого чектөөлөрдү киргизип, керектөөчү өлкөлөрдө кандайдыр бир тынчсызданууну жаратып, неодимдин баасынын 500 долларга чейин кескин өсүшүнө түрткү болгон. Бүгүнкү күндө таза металлдын килограммынын орточо баасы 300-350 доллардын ортосунда өзгөрөт, неодим оксиддери арзаныраак: 70-130 доллар.
Кытай өкмөтүнүн чектөөлөрүн кыйгап өтүп, мыйзамсыз соодадан улам металлдын баасы 40 долларга чейин түшүп кеткен учурлар бар. Баалардын жана жеткиликтүүлүктүн белгисиздиктери жапон компанияларын сейрек кездешүүчү элементтери аз же такыр жок туруктуу магниттерди жана тиешелүү электр кыймылдаткычтарын иштеп чыгууга алып келди.
