What is ネオジム?
ネオジム (symbol Nd) is element 60 on the periodic table, a ランタノイド in period 6. The magnet element: neodymium-iron-boron magnets are the strongest permanent magnets ever made. At room temperature it is a solid.
構造
環の上の点を示す図ではありません。占有された各副殻の実際の確率密度|ψ|²をモンテカルロ法でサンプリングしたものです。ドラッグして回転できます。青と紫は波動関数の反対の符号を示しており、それによって結合が可能になります。
測定値
各バーは、その性質についてネオジムが118元素の中でどこに位置するかを示しています。
出典:IUPAC 2021標準原子量 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST。~が付いた値は、測定値ではなく予測値です。
縮尺どおりの大きさ
Radius 181 pm — that is 0.181 nm, so about 2762 million of them side by side would span a millimetre.
熱範囲
ネオジム is liquid over a 2053 K window, from 1294 K to 3347 K.
物語
The magnet element: neodymium-iron-boron magnets are the strongest permanent magnets ever made.
Carl Auer von Welsbachは、希土類化学における最も重要な発見の一つを成し遂げた、優れたオーストリアの化学者です。謎に包まれた「ジジミウム」を研究する中で、これまで一つの元素だと思われていた物質が、実際には二つの異なる物質ではないかと考えました。
最先端の分光学を用いて、Welsbachは加熱したジジミウム試料が放つ光を分析しました。スペクトル線は、明白な形で隠れていた二つの異なる元素の存在をはっきりと示しました。
Welsbachは、何百回にも及ぶ綿密な晶析操作によって、ジジミウムを二つの元素に分離することに成功しました。二つ目の元素を、プラセオジムとの組み合わせを示す「新しい双子」という意味のギリシャ語「neos didymos」に由来して、「ネオジム」と名付けました。
40年以上にわたり、科学者たちは「ジジミウム」を一つの元素だと考えて研究していました。混乱が始まったのは1841年、Carl Gustav Mosanderが初めてジジミウムをセリウムから分離したときです。複数の化学者がジジミウムの性質に矛盾があることに気づいていましたが、その理由を証明したのはWelsbachが初めてでした。
「分光器を通すと、ジジミウムは二重の性質を明らかにした。一つに見えたものは、実際には完全な調和の中で共存する二つの元素だった。」
— Carl Auer von Welsbach、1885年
Baron Carl Auer von Welsbachは単なる発見者ではなく、その仕事で世界を明るくした実用的な発明家でもありました。
希土類酸化物からマントルを作り、明るさを6倍に高めてガス照明に革命をもたらしました
現在も使われているセリウム・鉄合金の「フリント」を開発しました
純タングステンのフィラメントによって電球を改良しました
Welsbachによるネオジムの分離は、系統的な分光学と分別晶析を組み合わせた手法の先駆けとなりました。彼の方法は希土類元素分離の基準となり、何世代もの分析化学者に影響を与えました。
ネオジムの磁気的性質が発見され、永久磁石の開発につながりました
Sumitomoの科学者が初のネオジム・鉄・ホウ素磁石を作りました
ネオジムはグリーンエネルギー革命に不可欠な元素となりました
Welsbachは、自分の「新しい双子」が電気自動車や風力タービンに不可欠な存在になるとは想像もできなかったでしょう。しかし、彼の綿密な科学的アプローチは、今日のクリーンエネルギー革命の基礎を築きました。高速道路を静かに走るすべてのTeslaは、スペクトル線に興味を抱いたオーストリアの男爵の好奇心によって存在しているのです。
用途
ネオジムは周期表の「磁石の王様」であり、科学で知られている中で最も強力な永久磁石を作ります。これらの超強力磁石は、スマートフォンから風力タービンまで、技術に大きな変革をもたらしています。
ネオジム・鉄・ホウ素(NdFeB)磁石は、従来のフェライト磁石の10~18倍の強さがあります。硬貨ほどの小さなネオジム磁石でも、20ポンドを超える重さを支えられます。これらの革新的な磁石は、次のような技術を可能にします。
すべての電気自動車とハイブリッド車は、ネオジム磁石に依存しています。
現代の風力タービンは、ネオジムなしには実現できません。
世界のネオジム市場は年間$2.5 billionを超え、電気自動車の普及と再生可能エネルギーの拡大を主な要因として、年8~10%の割合で成長しています。中国が世界供給量の85%を支配しており、地政学的に大きな影響を生み出しています。
由来
41.5 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 78% of elements
ネオジムはセリウムに次いで2番目に存在度の高い希土類元素ですが、その戦略的重要性は自然界での存在度をはるかに上回ります。この元素は現代文明に不可欠である一方、地理的には少数の主要鉱床に集中しています。
化学式:(Ce,La,Nd,Pr)CO₃F
Nd含有量:15~18%
世界の主な供給源:Bayan Obo(中国)、Mountain Pass(米国)
化学式:(Ce,La,Nd,Th)PO₄
Nd含有量:12~16%
産出場所:重鉱物を含む海浜砂、沖積鉱床
希土類イオンを吸着した風化花こう岩
Nd含有量:変動しますが、総REEの20~30%であることが多いです
固有の産地:中国南部(江西省、広東省)
ネオジムは複数の地質過程によって濃集します。
都市鉱山:使用済み製品からネオジムを回収すること
課題:技術的・経済的な障壁により、現在のリサイクル率は1%未満です。
ネオジムは、サプライチェーンの脆弱性とクリーンエネルギー技術における不可欠な役割を理由に、複数の政府から「重要原材料」に分類されています。生産が中国に集中しているため、世界の技術産業に地政学的リスクが生じています。
取り扱い
ネオジムは、強力な磁気による危険、発火性金属としての性質、化合物による健康影響の可能性があるため、慎重に取り扱う必要があります。
極めて危険な磁力:ネオジム磁石は重傷を引き起こす可能性があります。
ネオジム金属:微細な粉末状では非常に発火しやすい性質があります。
身体の一部を挟んでいる磁石を分離しようとしてはいけません。直ちに救急医療機関の助けを求めてください。可能であれば非磁性スペーサーを使用します。
D級消火器または乾燥砂を使用します。直ちに区域から避難してください。水は決して使用しないでください。爆発的な反応を引き起こします。
直ちに新鮮な空気の場所へ移動します。遅れて現れる呼吸器症状を観察します。症状が続く場合は医師の診察を受けてください。
15分間、きれいな水で洗い流します。金属粒子がないか確認します。直ちに医師の診察を受けてください。
重要:ネオジム磁石は、ペースメーカー、インスリンポンプ、人工内耳、その他の磁気に敏感な医療機器を使用している人にとって致命的となる可能性があります。最低6フィートの距離を保ってください。
極めて危険:小さなネオジム磁石は、飲み込むと命に関わります。複数の磁石が腸壁を挟んで引き合い、穿孔、閉塞、死亡を引き起こす可能性があります。14歳未満の子どもから、すべてのネオジム磁石を遠ざけてください。
簡単な回答
ネオジム (symbol Nd) is element 60 on the periodic table, a ランタノイド 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.ネオジム melts at 1294 K (1020.9 °C) and boils at 3347 K (3073.9 °C).
The standard atomic weight of ネオジム is 144.242 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
ネオジム has a density of 7.01 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of ネオジム is about 7× heavier.
ネオジム 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.
ネオジム was discovered in 1885 by Carl Auer von Welsbach. It is named after greek neos didymos, "new twin".
ネオジム makes up about 41.5 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.