Elfen Ddaear Brin Hudolus: “Brenin y Magnet Parhaol” - Neodymiwm

bastnasite

Mae neodymiwm, rhif atomig 60, pwysau atomig 144.24, gyda chynnwys o 0.00239% yn y gramen, yn bodoli'n bennaf mewn monasit a bastnaesit. Mae saith isotop o neodymiwm yn naturiol: neodymiwm 142, 143, 144, 145, 146, 148 a 150, ac mae gan neodymiwm 142 y cynnwys uchaf. Gyda genedigaeth praseodymiwm, daeth neodymiwm i fodolaeth. Gweithgodd dyfodiad neodymiwm y maes priddoedd prin a chwaraeodd ran bwysig ynddo. Ac mae'n dylanwadu ar y farchnad priddoedd prin.

Darganfod Neodymiwm

Karl Orvon Welsbach (1858-1929), darganfyddwr neodymiwm

Ym 1885, darganfu'r cemegydd o Awstria Carl Orvon Welsbach Carl Auer von Welsbach neodymiwm yn Fienna. Gwahanodd neodymiwm a phraseodymiwm o ddeunyddiau neodymiwm cymesur trwy wahanu a chrisialu amoniwm nitrad tetrahydrad o asid nitrig, ac ar yr un pryd gwahanu trwy ddadansoddiad sbectrol, ond ni chafodd ei wahanu mewn ffurf gymharol bur tan 1925.

Ers y 1950au, mae neodymiwm purdeb uchel (dros 99%) wedi'i gael yn bennaf trwy broses cyfnewid ïonau monasit. Mae'r metel ei hun yn cael ei gael trwy electrolysu ei halen halid. Ar hyn o bryd, mae'r rhan fwyaf o neodymiwm yn cael ei echdynnu o (Ce,La,Nd,Pr)CO3F mewn basta Nathanit a'i buro trwy echdynnu toddydd. Mae puro cyfnewid ïonau yn cadw'r purdeb uchaf hwnnw (fel arfer > 99.99%) ar gyfer paratoi. Gan ei bod hi'n anodd cael gwared ar yr olion olaf o praseodymiwm yn yr oes pan oedd gweithgynhyrchu'n dibynnu ar dechnoleg crisialu cam wrth gam, mae gan y gwydr neodymiwm cynnar a gynhyrchwyd yn y 1930au liw porffor purach a thôn lliw mwy coch neu oren na'r fersiwn fodern.

Metel neodymiwm

Mae gan neodymiwm metelaidd lewyrch metelaidd arian llachar, pwynt toddi o 1024°C, dwysedd o 7.004 g/cm, a pharamagnetedd. Mae neodymiwm yn un o'r metelau daear prin mwyaf gweithredol, sy'n ocsideiddio ac yn tywyllu'n gyflym yn yr awyr, yna'n ffurfio haen ocsid ac yna'n pilio i ffwrdd, gan amlygu'r metel i ocsideiddio pellach. Felly, mae'r sampl neodymiwm sydd â maint o un centimetr wedi'i ocsideiddio'n llwyr o fewn blwyddyn. Mae'n adweithio'n araf mewn dŵr oer ac yn gyflym mewn dŵr poeth.

Cyfluniad electronig neodymiwm

Ffurfweddiad electronig:

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

Mae perfformiad laser neodymiwm yn cael ei achosi gan drawsnewidiad electronau orbitol 4f rhwng gwahanol lefelau ynni. Defnyddir y deunydd laser hwn yn helaeth mewn cyfathrebu, storio gwybodaeth, triniaeth feddygol, peiriannu, ac ati. Yn eu plith, defnyddir garnet alwminiwm yttriwm Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) yn helaeth gyda pherfformiad rhagorol, a garnet gadoliniwm scandiwm galliwm wedi'i dopio ag Nd gydag effeithlonrwydd uwch.

Cymhwyso Neodymiwm

Y defnyddiwr mwyaf o neodymiwm yw deunydd magnet parhaol NdFeB. Gelwir magnet NdFeB yn "frenin y magnetau parhaol" oherwydd ei gynnyrch ynni magnetig uchel. Fe'i defnyddir yn helaeth mewn electroneg, peiriannau a diwydiannau eraill am ei berfformiad rhagorol. Dywedodd Francis Wall, athro mwyngloddio cymhwysol yn Ysgol Mwyngloddio Cumberland, Prifysgol Exeter, y DU: "O ran magnetau, nid oes dim byd mewn gwirionedd a all gystadlu â neodymiwm. Mae datblygiad llwyddiannus Alpha Magnetic Spectrometer yn dangos bod priodweddau magnetig magnetau NdFeB yn Tsieina wedi cyrraedd lefel o'r radd flaenaf.

Magnet neodymiwm ar ddisg galed

Gellir defnyddio neodymiwm i wneud cerameg, gwydr porffor llachar, rwbi artiffisial mewn laser a gwydr arbennig sy'n gallu hidlo pelydrau is-goch. Fe'i defnyddir ynghyd â phraseodymiwm i wneud gogls ar gyfer chwythwyr gwydr.

Gall ychwanegu 1.5% ~ 2.5% o ocsid nano neodymiwm at aloi magnesiwm neu alwminiwm wella perfformiad tymheredd uchel, aerglosrwydd a gwrthiant cyrydiad yr aloi, ac fe'i defnyddir yn helaeth fel deunydd awyrofod ar gyfer awyrennau.

Mae garnet alwminiwm nano-yttriwm wedi'i dopio â nano-neodymiwm ocsid yn cynhyrchu trawst laser tonfedd fer, a ddefnyddir yn helaeth ar gyfer weldio a thorri deunyddiau tenau â thrwch o dan 10mm mewn diwydiant.

Gwialen laser Nd:YAG

Mewn triniaeth feddygol, defnyddir laser garnet alwminiwm nano-yttriwm wedi'i dopio â nano-neodymiwm ocsid i gael gwared ar glwyfau llawfeddygol neu ddiheintio clwyfau yn lle cyllyll llawfeddygol.

Gwneir gwydr neodymiwm trwy ychwanegu ocsid neodymiwm at wydr wedi'i doddi. Fel arfer mae lafant yn ymddangos mewn gwydr neodymiwm o dan olau'r haul neu lamp gwynias, ond mae glas golau yn ymddangos o dan oleuadau lamp fflwroleuol. Gellir defnyddio neodymiwm i liwio arlliwiau cain o wydr fel fioled pur, coch gwin a llwyd cynnes.

gwydr neodymiwm

Gyda datblygiad gwyddoniaeth a thechnoleg ac ehangu a ymestyn gwyddoniaeth a thechnoleg priddoedd prin, bydd gan neodymiwm ofod defnydd ehangach