What is Неодим?
Неодим (symbol Nd) is element 60 on the periodic table, a лантаноид in period 6. The magnet element: neodymium-iron-boron magnets are the strongest permanent magnets ever made. At room temperature it is a solid.
Строение
Это не схема из точек на кольцах, а выборка методом Монте-Карло из фактической плотности вероятности |ψ|² для каждой занятой подоболочки. Перетаскивайте, чтобы вращать. Синий и фиолетовый цвета обозначают противоположные знаки волновой функции, благодаря чему возможно образование связей.
Измеренные значения
Каждая полоса показывает, какое место неодим занимает среди всех 118 элементов по этому свойству.
Источники: стандартные атомные массы IUPAC 2021 года · Справочник химии и физики CRC · NIST. Значения, отмеченные ~, являются расчётными, а не измеренными.
Размер в масштабе
Radius 181 pm — that is 0.181 nm, so about 2762 million of them side by side would span a millimetre.
Тепловой диапазон
Неодим is liquid over a 2053 K window, from 1294 K to 3347 K.
История
The magnet element: neodymium-iron-boron magnets are the strongest permanent magnets ever made.
Carl Auer von Welsbach, выдающийся австрийский химик, сделал одно из важнейших открытий в химии редкоземельных элементов. Исследуя загадочный «дидимий», он предположил, что этот предполагаемый элемент на самом деле состоит из двух разных веществ.
Используя передовой метод спектроскопии, Welsbach проанализировал свет, испускаемый нагретыми образцами дидимия. Спектральные линии выявили недвусмысленные свидетельства существования двух различных элементов.
После сотен кропотливых циклов кристаллизации Welsbach успешно разделил дидимий на два элемента. Второй он назвал «неодимом» — от греческого «neos didymos», что означает «новый близнец» и указывает на его связь с празеодимом.
Более 40 лет учёные изучали «дидимий», считая его одним элементом. Путаница началась в 1841 году, когда Carl Gustav Mosander впервые выделил его из церия. Несколько химиков замечали несоответствия в свойствах дидимия, но Welsbach первым доказал их причину.
«С помощью спектроскопа дидимий раскрыл свою двойственную природу — то, что казалось одним элементом, на самом деле было двумя элементами, живущими в полной гармонии».
— Carl Auer von Welsbach, 1885
Барон Carl Auer von Welsbach был не только первооткрывателем, но и практическим изобретателем, чьи работы осветили мир:
Совершил революцию в газовом освещении, создав сетки из оксидов редкоземельных элементов и увеличив яркость в 6 раз
Разработал «кремни» из церий-железного сплава, которые до сих пор используются в зажигалках
Усовершенствовал электрические лампы с помощью нитей из чистого вольфрама
Выделение неодима Welsbach стало основой применения систематической спектроскопии в сочетании с дробной кристаллизацией. Его методы стали золотым стандартом разделения редкоземельных элементов и повлияли на поколения аналитических химиков.
Обнаружены магнитные свойства неодима, что привело к разработке постоянных магнитов
Учёные Sumitomo создали первые неодим-железо-борные магниты
Неодим стал критически важным элементом революции зелёной энергетики
Хотя Welsbach не мог представить, что его «новый близнец» станет необходимым для электромобилей и ветряных турбин, его скрупулёзный научный подход заложил основу современной революции чистой энергетики. Каждый Tesla, бесшумно движущийся по шоссе, обязан своим существованием любопытству австрийского барона к спектральным линиям.
Применение
Неодим — «король магнитов» периодической таблицы, создающий самые сильные постоянные магниты, известные науке. Эти сверхмагниты революционизируют технологии — от смартфонов до ветряных турбин.
Неодим-железо-борные (NdFeB) магниты в 10–18 раз сильнее традиционных ферритовых магнитов. Небольшой неодимовый магнит размером с монету может удерживать более 20 фунтов. Эти революционные магниты обеспечивают:
Каждый электрический и гибридный автомобиль зависит от неодимовых магнитов:
Современные ветряные турбины невозможны без неодима:
Мировой рынок неодима превышает $2.5 миллиарда в год и растёт на 8–10% ежегодно, главным образом благодаря распространению электромобилей и развитию возобновляемой энергетики. Китай контролирует 85% мировых поставок, что создаёт значительные геополитические последствия.
Откуда он берётся
41.5 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 78% of elements
Неодим — второй по распространённости редкоземельный элемент после церия, однако его стратегическое значение намного превышает его природную распространённость. Элемент крайне важен для современной цивилизации, но географически сосредоточен в нескольких крупных месторождениях.
Химическая формула: (Ce,La,Nd,Pr)CO₃F
Содержание Nd: 15–18%
Основные мировые источники: Bayan Obo (Китай), Mountain Pass (США)
Химическая формула: (Ce,La,Nd,Th)PO₄
Содержание Nd: 12–16%
Обнаруживается в: пляжных песках с тяжёлыми минералами, аллювиальных отложениях
Выветрелый гранит с адсорбированными ионами редкоземельных элементов
Содержание Nd: различается, часто 20–30% от общего содержания РЗЭ
Уникальны для: Южного Китая (провинции Цзянси и Гуандун)
Неодим концентрируется в результате нескольких геологических процессов:
Городская добыча: извлечение неодима из отслуживших изделий
Проблема: текущие показатели переработки ниже 1% из-за технических и экономических барьеров.
Несколько правительств относят неодим к «критически важным материалам» из-за уязвимости цепочек поставок и его ключевой роли в технологиях чистой энергетики. Концентрация производства в Китае создаёт геополитические риски для мировой технологической отрасли.
Обращение
Неодим требует осторожного обращения из-за мощных магнитных опасностей, пирофорных свойств металла и возможного воздействия его соединений на здоровье.
ЧРЕЗВЫЧАЙНАЯ МАГНИТНАЯ ОПАСНОСТЬ: неодимовые магниты могут вызвать тяжёлые травмы.
Металлический неодим: легко воспламеняется в тонкодисперсном состоянии.
НЕ пытайтесь разъединить магниты, раздавливающие части тела. Немедленно обратитесь за экстренной медицинской помощью. По возможности используйте немагнитные прокладки.
Используйте огнетушитель класса D или сухой песок. Немедленно покиньте помещение. Никогда не используйте воду — это вызывает взрывоопасную реакцию.
Немедленно выйдите на свежий воздух. Следите за отсроченными симптомами со стороны дыхательной системы. При сохраняющихся симптомах обратитесь за медицинской помощью.
Промывайте чистой водой в течение 15 минут. Проверьте наличие металлических частиц. Немедленно обратитесь за медицинской помощью.
КРИТИЧЕСКИ ВАЖНО: неодимовые магниты могут быть смертельно опасны для людей с кардиостимуляторами, инсулиновыми помпами, кохлеарными имплантами и другими медицинскими устройствами, чувствительными к магнитным полям. Соблюдайте минимальное расстояние 6 футов.
ЧРЕЗВЫЧАЙНАЯ ОПАСНОСТЬ: маленькие неодимовые магниты смертельно опасны при проглатывании. Несколько магнитов могут притягиваться через стенки кишечника, вызывая перфорацию, непроходимость и смерть. Храните все неодимовые магниты вдали от детей младше 14 лет.
Краткие ответы
Неодим (symbol Nd) is element 60 on the periodic table, a лантаноид 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.Неодим melts at 1294 K (1020.9 °C) and boils at 3347 K (3073.9 °C).
The standard atomic weight of Неодим is 144.242 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
Неодим has a density of 7.01 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of неодим is about 7× heavier.
Неодим 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.
Неодим was discovered in 1885 by Carl Auer von Welsbach. It is named after greek neos didymos, "new twin".
Неодим makes up about 41.5 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.