Новости Нефтегазовая пром.
Выставки Наука и технология


Неодим

Неодим


Неодим

Неодим
Серебристо-белый металл с золотистым оттенком
Неодим
Название, символ, номерНеодим/Neodymium (Nd), 60
Атомная масса
(молярная масса)
144,242(3) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация[Xe] 4f4 6s2
Радиус атома182 пм
Ковалентный радиус184 пм
Радиус иона99,(+3e) 5 пм
Электроотрицательность1,14 (шкала Полинга)
Электродный потенциалNd←Nd3+ −2,32В
Nd←Nd2+ −2,2В
Степени окисления3
Энергия ионизации
(первый электрон)
 531,5(5,51) кДж/моль (эВ)
Плотность (при н. у.)7,007 г/см³
Температура плавления1294 K
Температура кипения3341 K
Уд. теплота плавления7,1 кДж/моль
Уд. теплота испарения289 кДж/моль
Молярная теплоёмкость27,42 Дж/(K·моль)
Молярный объём20,6 см³/моль
Структура решёткигексагональная
Параметры решёткиa=3,658 c=11,80 Å
Отношение c/a3,23
Теплопроводность(300 K) (16,5) Вт/(м·К)
Номер CAS7440-00-8

60
Неодим
Nd
144,242
4f46s2

Неодим — химический элемент, редкоземельный металл серебристо-белого цвета с золотистым оттенком. Относится к группе лантаноидов. Легко окисляется на воздухе. Открыт в 1885 году австрийским химиком Карлом Ауэром фон Вельсбахом. Используется как компонент сплавов с алюминием и магнием для самолёто- и ракетостроения.


История

Неодим был открыт в 1885 году австрийским химиком Карлом Ауэром фон Вельсбахом. Он разделил дидим — смесь двух редкоземельных металлов, трудно разделяемую из-за чрезвычайной близости их химических свойств и ранее считавшуюся индивидуальным химическим элементом, — на неодим и празеодим. Получить неодим в чистом виде, практически свободном от примесей празеодима, удалось лишь в 1925 году.

Происхождение названия

Название «неодим» (лат. Neodymium) представляет собой слияние двух греческих слов νέος «новый» и δίδυμος «близнец», что связано с историей открытия элемента.

Нахождение в природе

Содержание неодима в земной коре (по разным данным) — 25—37 г/т, в воде океанов — 9,2⋅10−6 мг/л.

Месторождения

Неодим входит в состав лантаноидов, месторождения которых находятся в России, США, Казахстане, Украине, Австралии, Бразилии, Индии, Скандинавии, Китае. Последний является основным производителем, а также экспортёром неодима.

Общая сырьевая база редкоземельных элементов в мире составляет примерно 100 млн т, из которых на долю КНР приходится до 52 млн тонн. Китай поставляет 92—94 % мировых объёмов редкоземельных элементов.

Получение

Неодим при разделении редкоземельных элементов концентрируется вместе с лёгкими лантаноидами и выделяется вместе с празеодимом; смесь соединений Pr(III) и Nd(III) называют дидимом. Металлический неодим получают из безводных галогенидов электролизом их расплава или кальциетермическим восстановлением. Электролиз расплава NdF3 или NdCl3 (с добавками галогенидов Li, К, Ca, Ba) ведут при 1000 °C и катодной плотности тока 4,7 А/см²; материал анода и катода — графит.

Цены

Цены на неодим чистотой 99—99,9 % в 2011 году составляли около 110 долларов США за 1 килограмм в зависимости от применяемой технологии производства и страны-производителя, а также от конечной формы готового изделия и области его применения и использования.

В 2014 году цена неодима 99 % чистоты составляла примерно 70 долларов США за 1 кг.

Применение

Неодим — один из наиболее широко применяемых металлов из группы лантаноидов наряду с самарием, церием, лантаном и др.

Очень важными областями применения неодима являются:

  • легирование специальных конструкционных сплавов и сталей (модифицирование высококачественных сталей), неодим в виде добавки 1,5 % в полтора раза увеличивает прочность чистого титана и потому служит для его легирования.
  • производство мощных постоянных магнитов (неодим-иттрий-кобальт, неодим-железо-бор),

Соединения неодима применяются в сельском хозяйстве (обработка семян с целью ускорения всхожести, урожайности).

Легирование неодимом значительно повышает прочность термоэлектрических материалов на основе теллуридов и селенидов висмута и сурьмы и повышает термо-ЭДС этих материалов. Имеется указание на то, что легирование неодимом термоэлектрических сплавов системы висмут-теллур-цезий также увеличивает их прочность, термо-ЭДС и временну́ю стабильность.

Оксид неодима применяется в качестве диэлектрика со сверхмалым коэффициентом линейного термического расширения и для производства неодимового стекла (см. ниже).

Фторид неодима применяется для получения высококачественных оптоволоконных световодов для волоконной оптики.

Теллурид неодима — очень хороший термоэлектрический материал и компонент термоэлектрических сплавов, которым придаёт повышенную прочность и улучшает электрофизические характеристики (термо-ЭДС около 170 мкВ/К).

  • В нефтехимическом производстве, при изготовлении синтетического каучука СКД-НД служит катализатором (синтетический каучук дивиниловый на неодимовом катализаторе).

Неодимовое стекло

Минеральное стекло с добавлением оксидов неодима и некоторых других лантаноидов обладает многочисленными полезными физическими и интересными оптическими свойствами, а потому имеет достаточно обширное применение в научных приборах, в аксессуарных и защитных очках, декоративном стеклоделии и другое.

Изотопы

Природный неодим состоит из семи изотопов: 142Nd (27,2 %), 143Nd (12,2 %), 144Nd (23,8 %), 145Nd (8,3 %), 146Nd (17,2 %), 148Nd (5,7 %), 150Nd (5,6 %) — в скобках дано их содержание в природном неодиме. Из них пять стабильны, а два слаборадиоактивны: 144Nd испытывает альфа-распад с периодом полураспада 2,38⋅1015 лет, а 150Nd — двойной бета-распад с периодом полураспада 7⋅1018 лет. На 2003 год получен 31 искусственный нестабильный изотоп неодима с массовым числом в диапазоне от 124 до 161, также известны 13 метастабильных возбуждённых состояний его ядер.

Биологическая роль

Как и многие другие редкоземельные металлы, элементарный неодим не играет значительной биологической роли в живых организмах.