What is Neodym?
Neodym (symbol Nd) is element 60 on the periodic table, a lanthanoid in period 6. The magnet element: neodymium-iron-boron magnets are the strongest permanent magnets ever made. At room temperature it is a solid.
Struktur
Kein Diagramm aus Punkten auf Schalen – eine Monte-Carlo-Stichprobe der tatsächlichen Wahrscheinlichkeitsdichte |ψ|² für jede besetzte Unterschale. Ziehen Sie, um zu drehen. Blau und Violett kennzeichnen entgegengesetzte Vorzeichen der Wellenfunktion, wodurch Bindungen möglich werden.
Gemessene Werte
Jeder Balken zeigt, wo neodym bei dieser Eigenschaft unter allen 118 Elementen steht.
Quellen: IUPAC 2021 Standard-Atomgewichte · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Mit ~ gekennzeichnete Werte sind vorhergesagt und nicht gemessen.
Größe, maßstabsgetreu
Radius 181 pm — that is 0.181 nm, so about 2762 million of them side by side would span a millimetre.
Temperaturbereich
Neodym is liquid over a 2053 K window, from 1294 K to 3347 K.
Die Geschichte
The magnet element: neodymium-iron-boron magnets are the strongest permanent magnets ever made.
Carl Auer von Welsbach, der brillante österreichische Chemiker, machte eine der wichtigsten Entdeckungen in der Chemie der Seltenen Erden. Bei der Untersuchung des rätselhaften „Didymiums“ vermutete er, dass dieses vermeintliche Element tatsächlich aus zwei verschiedenen Stoffen bestand.
Mithilfe der bahnbrechenden Technik der Spektroskopie analysierte Welsbach das von erhitzten Didymiumproben ausgesandte Licht. Die Spektrallinien lieferten unmissverständliche Beweise für zwei verschiedene Elemente, die offen verborgen waren.
Durch Hunderte sorgfältig durchgeführte Kristallisationszyklen trennte Welsbach Didymium erfolgreich in zwei Elemente. Das zweite nannte er „Neodym“, abgeleitet vom griechischen „neos didymos“, was „neuer Zwilling“ bedeutet – in Anspielung auf seine Verbindung mit Praseodym.
Über 40 Jahre lang untersuchten Wissenschaftler „Didymium“ in dem Glauben, es handle sich um ein einzelnes Element. Die Verwirrung begann 1841, als Carl Gustav Mosander es erstmals von Cer trennte. Mehrere Chemiker hatten Unstimmigkeiten bei den Eigenschaften des Didymiums bemerkt, doch Welsbach war der Erste, der den Grund dafür nachwies.
„Durch das Spektroskop offenbarte Didymium seine doppelte Natur – was als eines erschien, waren in Wahrheit zwei Elemente, die in vollkommener Harmonie zusammenlebten.“
— Carl Auer von Welsbach, 1885
Baron Carl Auer von Welsbach war nicht nur ein Entdecker, sondern auch ein praktischer Erfinder, dessen Arbeit die Welt erhellte:
Revolutionierte die Gasbeleuchtung durch Glühstrümpfe aus Oxiden der Seltenen Erden und erhöhte die Helligkeit um das Sechsfache
Entwickelte „Feuersteine“ aus einer Cer-Eisen-Legierung, die noch heute in Zigarettenfeuerzeugen verwendet werden
Verbesserte elektrische Glühlampen mit reinen Wolframglühfäden
Welsbachs Trennung von Neodym war wegweisend für die Anwendung systematischer Spektroskopie in Verbindung mit fraktionierter Kristallisation. Seine Methoden wurden zum Goldstandard für die Trennung von Elementen der Seltenen Erden und beeinflussten Generationen analytischer Chemiker.
Die magnetischen Eigenschaften von Neodym wurden entdeckt und führten zur Entwicklung von Dauermagneten
Wissenschaftler von Sumitomo stellen die ersten Neodym-Eisen-Bor-Magnete her
Neodym wird für die Revolution der grünen Energie unverzichtbar
Welsbach hätte sich niemals vorstellen können, dass sein „neuer Zwilling“ für Elektroautos und Windkraftanlagen unverzichtbar werden würde. Doch sein sorgfältiger wissenschaftlicher Ansatz legte den Grundstein für die heutige Revolution der sauberen Energie. Jeder Tesla, der lautlos über die Autobahn fährt, verdankt seine Existenz der Neugier eines österreichischen Barons auf Spektrallinien.
Anwendungen
Neodym ist der „Magnetkönig“ des Periodensystems und erzeugt die stärksten der Wissenschaft bekannten Dauermagnete. Diese Supermagnete revolutionieren die Technik – von Smartphones bis zu Windkraftanlagen.
Neodym-Eisen-Bor-Magnete (NdFeB) sind 10-18-mal stärker als herkömmliche Ferritmagnete. Ein kleiner Neodymmagnet in der Größe einer Münze kann über 20 Pfund tragen. Diese revolutionären Magnete ermöglichen:
Jedes Elektro- und Hybridfahrzeug ist auf Neodymmagnete angewiesen:
Moderne Windkraftanlagen wären ohne Neodym nicht möglich:
Der weltweite Neodymmarkt übersteigt $2.5 Milliarden jährlich und wächst pro Jahr um 8-10%, vor allem aufgrund der zunehmenden Verbreitung von Elektrofahrzeugen und des Ausbaus erneuerbarer Energien. China kontrolliert 85% des weltweiten Angebots, was erhebliche geopolitische Folgen hat.
Woher es stammt
41.5 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 78% of elements
Neodym ist nach Cer das zweithäufigste Seltenerdelement, doch seine strategische Bedeutung übersteigt seine natürliche Häufigkeit bei Weitem. Das Element ist für die moderne Zivilisation von entscheidender Bedeutung, kommt jedoch geografisch nur in wenigen wichtigen Lagerstätten konzentriert vor.
Chemische Formel: (Ce,La,Nd,Pr)CO₃F
Nd-Gehalt: 15-18%
Wichtigste Quelle der Welt: Bayan Obo (China), Mountain Pass (USA)
Chemische Formel: (Ce,La,Nd,Th)PO₄
Nd-Gehalt: 12-16%
Vorkommen: Schwermineral-Strandsande, alluviale Lagerstätten
Verwitterter Granit mit adsorbierten Seltenerdionen
Nd-Gehalt: Variabel, häufig 20-30% der gesamten REE
Einzigartig für: Südchina (Provinzen Jiangxi, Guangdong)
Neodym konzentriert sich durch mehrere geologische Prozesse:
Urban Mining: Rückgewinnung von Neodym aus Produkten am Ende ihrer Lebensdauer
Herausforderung: Die derzeitigen Recyclingquoten liegen aufgrund technischer und wirtschaftlicher Hindernisse unter 1%.
Neodym wird von mehreren Regierungen aufgrund von Schwachstellen in den Lieferketten und seiner wesentlichen Rolle in sauberen Energietechnologien als „kritischer Rohstoff“ eingestuft. Die Konzentration der Produktion in China birgt geopolitische Risiken für die globalen Technologieindustrien.
Handhabung
Neodym erfordert aufgrund starker magnetischer Gefahren, pyrophorer Metalleigenschaften und möglicher gesundheitlicher Auswirkungen von Verbindungen eine sorgfältige Handhabung.
EXTREME MAGNETISCHE GEFAHR: Neodymmagnete können schwere Verletzungen verursachen.
Neodymmetall: In fein verteilter Form hochpyrophor.
Versuchen Sie NICHT, Magnete zu trennen, die Körperteile quetschen. Suchen Sie sofort medizinische Nothilfe. Verwenden Sie nach Möglichkeit nichtmagnetische Abstandshalter.
Verwenden Sie einen Feuerlöscher der Klasse D oder trockenen Sand. Evakuieren Sie den Bereich sofort. Niemals Wasser verwenden – es verursacht eine explosive Reaktion.
Begeben Sie sich sofort an die frische Luft. Achten Sie auf verzögert auftretende Atemwegssymptome. Suchen Sie bei anhaltenden Beschwerden ärztliche Hilfe.
Spülen Sie die Augen 15 Minuten lang mit sauberem Wasser. Prüfen Sie auf Metallpartikel. Suchen Sie sofort medizinische Hilfe.
KRITISCH: Neodymmagnete können für Personen mit Herzschrittmachern, Insulinpumpen, Cochlea-Implantaten oder anderen magnetisch empfindlichen medizinischen Geräten tödlich sein. Halten Sie einen Mindestabstand von 6 Fuß ein.
EXTREME GEFAHR: Kleine Neodymmagnete sind beim Verschlucken tödlich. Mehrere Magnete können sich durch die Darmwände hindurch anziehen und Perforation, Verstopfung und Tod verursachen. Halten Sie alle Neodymmagnete von Kindern unter 14 Jahren fern.
Schnelle Antworten
Neodym (symbol Nd) is element 60 on the periodic table, a lanthanoid in period 6. The magnet element: neodymium-iron-boron magnets are the strongest permanent magnets ever made. At room temperature it is a solid.
[Xe] 4f⁴ 6s², giving 6 occupied shells holding 2, 8, 18, 22, 8, 2 electrons respectively.Neodym melts at 1294 K (1020.9 °C) and boils at 3347 K (3073.9 °C).
The standard atomic weight of Neodym is 144.242 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
Neodym has a density of 7.01 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of neodym is about 7× heavier.
Neodym has a Pauling electronegativity of 1.14. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). A value this low means it readily gives its outer electrons away, forming positive ions.
Neodym was discovered in 1885 by Carl Auer von Welsbach. It is named after greek neos didymos, "new twin".
Neodym makes up about 41.5 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.