นีโอไดเมียม ธาตุหายากมหัศจรรย์

บาสท์แนไซต์

นีโอไดเมียมเลขอะตอม 60 น้ำหนักอะตอม 144.24 มีปริมาณ 0.00239% ในเปลือกโลก ส่วนใหญ่พบในมอนาไซต์และบาสตเนไซต์ นีโอไดเมียมในธรรมชาติมี 7 ไอโซโทป ได้แก่นีโอไดเมียม142, 143, 144, 145, 146, 148 และ 150 โดยนีโอไดเมียม 142 มีปริมาณมากที่สุด ด้วยการเกิดของเพรซีโอไดเมียมองค์ประกอบ,นีโอไดเมียมองค์ประกอบก็ปรากฏออกมาเช่นกัน การมาถึงของนีโอไดเมียมองค์ประกอบได้เปิดใช้งานแล้วแร่ธาตุหายากสนามมีบทบาทสำคัญในการแร่ธาตุหายากทุ่งนาและควบคุมแร่ธาตุหายากตลาด.

การค้นพบของนีโอไดเมียม

คาร์ล ฟอน เวลสบัค (ค.ศ. 1858-1929) ผู้ค้นพบนีโอไดเมียม

ในปี พ.ศ. 2428 นักเคมีชาวออสเตรีย คาร์ล เอาเออร์ ฟอน เวลสบัค ค้นพบนีโอไดเมียมที่เวียนนา เขาแยกทางกันนีโอไดเมียมและเพรซีโอไดเมียมจากความสมมาตรนีโอไดเมียมวัสดุโดยแยกแอมโมเนียมไดไนเตรตเตตระไฮเดรตที่เป็นผลึกออกจากกรดไนตริก แล้วแยกออกด้วยการวิเคราะห์สเปกตรัม อย่างไรก็ตาม จนกระทั่งในปีพ.ศ. 2468 จึงแยกออกมาในรูปแบบที่ค่อนข้างบริสุทธิ์ได้

ตั้งแต่ทศวรรษ 1950 ความบริสุทธิ์สูง (มากกว่า 99%)นีโอไดเมียมส่วนใหญ่ได้มาโดยกระบวนการแลกเปลี่ยนไอออนของมอนาไซต์ โลหะนั้นได้มาโดยการอิเล็กโทรไลซิสของเกลือฮาไลด์ของมัน ในปัจจุบัน โลหะส่วนใหญ่นีโอไดเมียมสกัดจากหิน Bastana (Ce, La, Nd, Pr) CO3F และทำให้บริสุทธิ์โดยการสกัดด้วยตัวทำละลาย การทำให้บริสุทธิ์ด้วยการแลกเปลี่ยนไอออนจะถูกสงวนไว้สำหรับการเตรียมสารที่มีความบริสุทธิ์สูงสุด (โดยปกติ >99.99%) เนื่องจากความยากลำบากในการขจัดร่องรอยสุดท้ายของเพรซีโอไดเมียมในยุคการผลิตที่อาศัยเทคโนโลยีการตกผลึกแบบขั้นตอนต่อขั้นตอนในระยะเริ่มแรกนีโอไดเมียมกระจกที่ผลิตในช่วงปี ค.ศ. 1930 มีสีม่วงหรือสีส้มบริสุทธิ์กว่ากระจกรุ่นปัจจุบัน

โลหะนีโอไดเมียม

โลหะนีโอไดเมียมมีประกายแวววาวของโลหะสีเงินสดใส จุดหลอมเหลวที่ 1,024°C และความหนาแน่น 7.004g/cm³ มีคุณสมบัติเป็นพาราแมกเนติกนีโอไดเมียมเป็นหนึ่งในกิจกรรมที่คึกคักที่สุดโลหะหายากซึ่งจะออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วและเปลี่ยนเป็นสีเข้มในอากาศ ทำให้เกิดชั้นออกไซด์ที่ลอกออก ทำให้โลหะสามารถเกิดการออกซิเดชันต่อไปได้ ดังนั้น โลหะที่มีขนาด 1 เซนติเมตรนีโอไดเมียมตัวอย่างจะถูกออกซิไดซ์อย่างสมบูรณ์ภายในหนึ่งปี ปฏิกิริยาจะช้าในน้ำเย็นและเร็วในน้ำร้อน

นีโอไดเมียมเค้าโครงอิเล็กทรอนิกส์

เค้าโครงอิเล็คทรอนิกส์ :

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f4

ประสิทธิภาพการทำงานของเลเซอร์ของนีโอไดเมียมเกิดจากการเปลี่ยนผ่านของอิเล็กตรอนวงโคจร 4f ระหว่างระดับพลังงานที่แตกต่างกัน วัสดุเลเซอร์ชนิดนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการสื่อสาร การจัดเก็บข้อมูล การรักษาทางการแพทย์ การประมวลผลทางกล และสาขาอื่นๆ เช่นอิตเทรียมอลูมิเนียมการ์เนต Y3Al5O12: Nd (YAG: Nd) ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม เช่นเดียวกับการเจือ Ndแกโดลิเนียม สแกนเดียมแกเลียมการ์เนตที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น

การประยุกต์ใช้งานนีโอไดเมียม 

ผู้ใช้รายใหญ่ที่สุดของนีโอไดเมียมเป็นวัสดุแม่เหล็กถาวรนีโอไดเมียมโบรอนเหล็ก แม่เหล็กนีโอไดเมียมโบรอนเหล็กมีผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูงและเป็นที่รู้จักในชื่อ “ราชาแห่งแม่เหล็กถาวร” ในยุคปัจจุบัน แม่เหล็กชนิดนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น อิเล็กทรอนิกส์และเครื่องจักร เนื่องจากมีประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม ฟรานซิส วอลล์ ศาสตราจารย์ด้านการทำเหมืองประยุกต์ที่ Cumburn School of Mining มหาวิทยาลัยเอ็กเซเตอร์ในสหราชอาณาจักร กล่าวว่า “ในแง่ของแม่เหล็กนั้น ไม่มีคู่แข่งรายใดเทียบได้กับแม่เหล็กชนิดอื่น”นีโอไดเมียมการพัฒนาเครื่องสเปกโตรมิเตอร์แม่เหล็กอัลฟาที่ประสบความสำเร็จแสดงให้เห็นว่าคุณสมบัติทางแม่เหล็กต่างๆ ของแม่เหล็กนีโอไดเมียมเหล็กโบรอนของจีนได้บรรลุระดับโลกแล้ว

แม่เหล็กนีโอไดเมียมบนฮาร์ดดิสก์

นีโอไดเมียมสามารถนำไปใช้ผลิตเซรามิก แก้วสีม่วงสดใส ทับทิมเทียมด้วยเลเซอร์ และแก้วชนิดพิเศษที่สามารถกรองรังสีอินฟราเรดได้ ใช้ร่วมกับเพรซีโอไดเมียมเพื่อทำแว่นตาสำหรับคนงานเป่าแก้ว

เพิ่มนาโน 1.5% ถึง 2.5%นีโอไดเมียมออกไซด์โลหะผสมแมกนีเซียมหรืออลูมิเนียมสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการทนอุณหภูมิสูง ความหนาแน่นของอากาศ และความทนทานต่อการกัดกร่อนของโลหะผสมได้ และถูกใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นวัสดุสำหรับการบินและอวกาศ

นาโนเมตรอิตเทรียมอลูมิเนียมโกเมนเจือด้วยนีโอไดเมียมออกไซด์สร้างลำแสงเลเซอร์คลื่นสั้นที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการเชื่อมและการตัดวัสดุบางที่มีความหนาไม่เกิน 10 มม.

Nd: YAG เลเซอร์แท่ง

ในทางการแพทย์นาโนอิตเทรียมอลูมิเนียมเลเซอร์การ์เน็ตเจือด้วยนาโนนีโอไดเมียมออกไซด์ความบริสุทธิ์สูง 99.9% หมายเลข CAS 1313-97-9 (epomaterial.com)ใช้แทนมีดผ่าตัดในการผ่าตัดหรือฆ่าเชื้อแผล

นีโอไดเมียมกระจกทำโดยการเติมนีโอไดเมียมออกไซด์เพื่อทำให้แก้วละลาย โดยทั่วไปแล้วลาเวนเดอร์จะปรากฏบนนีโอไดเมียมกระจกภายใต้แสงแดดหรือแสงหลอดไส้ แต่จะปรากฏเป็นสีฟ้าอ่อนภายใต้แสงไฟฟลูออเรสเซนต์นีโอไดเมียมสามารถใช้ลงสีกระจกให้มีเฉดสีอ่อนๆ เช่น ม่วงบริสุทธิ์ เบอร์กันดี และเทาอุ่นได้

นีโอไดเมียมกระจก

ด้วยการพัฒนาของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีและการขยายตัวและขยายของเทคโนโลยีแร่ธาตุหายากนีโอไดเมียมจะได้มีพื้นที่ใช้ประโยชน์ได้กว้างขวางมากยิ่งขึ้น