Štruktúra neodimimu, vlastnosti, používa

On noodymium Je to kov patriaci do série Lantanide, z Rare Earths, ktorej chemický symbol je nd (nezamieňať sa s NB, niobium). Je to jeden z najreaktívnejších a najhojnejších kovov lantánidov, ktorý je v zemskej kôre s množstvom blízkym k olova.

Neodymia je v skupine najzaujímavejších a najpraktickejších lantanidov. Rovnako ako ostatní z ich rovesníkov, formujte zlúčeniny, ktoré vykazujú ružové alebo fialové sfarbenie, ktoré môžu zafarbiť okuliare a keramiku citlivú na dopadajúci zdroj svetla; to znamená, že menia farbu v závislosti od toho, ktoré svetlo ich osvetľuje.

Vzorka kovovej noodymium uložená v sklenenej ampoule. Zdroj: Hi-res obrázky chemických prvkov/cc od (https: // creativeCommons.Org/licencie/o/3.0)

Hore máme vzorku kovovej noodymium. Musí zostať uložený pod inertnou atmosférou, inak je rýchlo korodovaný pôsobením kyslíka. Na vlastnej nózme nie je kov, ktorý vyčnieva, rovnako ako v prípade meďnatého alebo zlata; Ich zmiešané zliatiny a kryštály však majú obrovský technologický vplyv.

V tomto zmysle je neodymia synonymom magnetov, kvôli slávnym neodymovým magnetom, ktoré sú najsilnejšími, aký bol kedy vytvorený. Pozostávajú z zliatiny ND-FE-B, ktorej fyzikálne vlastnosti sa celkom podobajú keramike a ktoré zaberajú dôležité miesto v symfránoch elektronických zariadení.

Na druhej strane sú dobre známe nielen neodymiové magnety, ale aj ich lasery, ktoré sa vyznačujú ich zelenkavými a svetlými lúčmi. Lasery so zmiešanými kryštálmi s atómami noodymia majú rôzne aplikácie: od hojenia povrchových rán, po spustenie fúznych reakcií.

[TOC]

Objavenie

Objav neodymia sa začal Didimio, zmesou oxidov alebo latanidových solí, ktoré sa v devätnástom storočí chybne považovali za prvok.

V roku 1885 rakúsky chemik Carl Auer von Welsbach hľadal a spravoval metódu na zlomok Didimio, ktorý dovtedy a vďaka spektroskopickej analýze už bol známy.

Carl Welsbach dokončil svoju misiu po náročných frakčných kryštalizáciách dvojitých dusičnanov a amónnych solí, získaných z kovov prítomných v Didimio: Neodymium a Praseodimium.

Soľ z nóbia bola ružová, zatiaľ čo soľo prseodmium, zelenkavej farby. Jeho meno „Neodimio“, čo znamená „nové dvojča“, odvodené z „výučby“, pretože to bol najhojnejší zlomok Didimio, s ktorým pracoval.

Môže vám slúžiť: kyselina indolarová: štruktúra, vlastnosti, získanie, použitia

Chemická štruktúra neodymia

Atómy noodymium, nd, silne interagujú navzájom cez kovové spojenie. Táto sila spolu s atómovým polomerom ND a režim jeho balenia v troch rozmeroch končí nastavením kompaktnej šesťuholníkovej šesťuholníkovej štruktúry (DHCP); jeho najstabilnejšia a najhustejšia alotropná forma.

Keď však kovové kryštály DHCP zahrievajú pri teplote blízko 863 ° C, neodymium trpí fázovým prechodom: jeho štruktúra sa transformuje na kubický sústredený v tele (BCC), čo je menej husté. Preto môže neodymium existovať ako dve alotropné formy: DHCP a BCC.

Elektronická konfigurácia

Elektronická konfigurácia neodymia

Skrátená elektronická konfigurácia pre neodymium je nasledovná:

[Xe] 6s² 4f⁴

Elektronické vyplnenie svojich orbitálov 4F, ktoré sú presne štvrtým prvkom série Lantanide.

Neodimium vlastnosti

Fyzický vzhľad

Striebro a jasný kov, relatívne poddajný a značný tvrdosť, porovnateľná so železom. Keď to zasiahnete, emituje Tintineo, ktorý si pamätá bronz.

Atómové číslo

60

Molárna hmota

144.242 g/mol

Bod topenia

1024 ° C

Bod varu

3074 ° C

Hustota

Pri izbovej teplote: 7.01 g/cm³

Priamo v bode topenia: 6.89 g/cm³

Oxidačné stavy

Neodymium sa môže zúčastňovať na svojich zlúčeninách s 0 oxidačnými stavmi (nd⁰, v zliatinách), +1 (nd⁺), +2 (nd²⁺), +3 (nd³⁺) a +4 (nd⁴⁺), Keďže +3 je najstabilnejší a najbežnejší zo všetkých, rovnako ako u ostatných lantanidov.

Elektronegativita

1.14 v Pauling Scale.

Ionizačné energie

Po prvé: 533.1 kJ/mol (nd⁺ plyn)

Po druhé: 1040 kJ/mol (nd²⁺ plyn)

Tretie: 2130 kJ/mol (nd³⁺ plyn)

Magnetický poriadok

Paramagnetický. Sotva ho slabo priťahuje magnety. Ak však máte danú atómy železa a bóru, získava magnetickú saturáciu; to znamená, že dosahuje maximálny stav magnetizácie, takže to bude silný magnet.

Pri teplote pod 20 K sa nodymia stáva antiferomagnetickým materiálom.

Reaktivita a zlúčeniny

Neodymium je jedným z najreaktívnejších kovov série Lantanid. Musí sa uložiť z dosahu kyslíka, pretože rýchlo prevádzkuje svoj povrch, pretože výsledný oxid je zlomený bez toho, aby bol schopný chrániť vnútro kovu pred následnými oxidáciami:

Môže vám slúžiť: slabé elektrolyty: koncept, charakteristiky, príklady

4 nd + 3 o₂ → 2 nd₂Ani₃

Táto oxidácia sa zrýchľuje pri 150 ° C a intenzitou spaľuje nodymium.

Nielenže rýchlo reaguje s kyslíkom, ale aj s kyslými látkami, ako je kyselina chlorovodíková, na uvoľnenie vodíka a produkciu nonymiových solí:

2 nd + 6 HCl → 2 ndcl₃ + 3 h₂

Roztoky zlúčenín z neodymia vykazujú ružové farby, charakteristiku, ktorá sa tiež vyskytuje v Erbio, ďalšia lantanid. Keď sú však osvetlené žiarivkou žiarovkou, menia žltú. Poznámka napríklad nižší obrázok:

a) roztoky sulfátu, dusičnan a chlorid noodymia (III) pod slnečným žiarením; b) Rovnaké roztoky, ale osvetlené kompaktnou žiarivkou. Zdroj: W. Oelen/cc By-SA (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0)

Vodné roztoky ND soli₂(SW₄)₃, Nd (nie₃)₃ a ndcl₃ Sú ružové alebo fialové, ak absorbujú slnečné svetlo; Ale žltkastý alebo dokonca bezfarebný (pozri roztok dusičnanu), keď sú osvetlené iným zdrojom svetla, ako je napríklad kompaktná žiarivá lampa.

Tento jav je spôsobený elektronickými prechodmi F-F, ktorých absorpčné pásy interagujú s tokmi ožiareného svetla.

Získanie

Neodymia sa nachádza v vyvretých skalách zemskej kôry integrujúce mnoho minerálov, kde lantanidy prevládajú. Medzi týmito minerálmi vynikajú bastnasit a monacita, ktoré vrátane všetkých ich rodín alebo variantov obsahujú približne 10-18% vykorisťovateľného neodymium. Preto sú bastnasita a monacit jej hlavnými mineralogickými zdrojmi.

ND ióny³⁺ Musia byť oddelené od matrice zloženej z iných oxidov lantanidu a iných nečistôt. Na tento účel sa používajú techniky chromatografie iónov a extrakcie kvapaliny-kvapaliny.

Urobil to a v závislosti od vybraného procesu sa ióny noodymium získavajú ako ich oxid alebo ktorýkoľvek z jeho halogenidov (NDX₃).

Oxid, nd₂Ani₃, Môže sa znížiť s kovovým sodíkom v prítomnosti chloridu vápenatého, ako je uvedené v nasledujúcej chemickej rovnici:

Nd₂Ani₃ + 3 CACL₂+ 6 Na → 2 nd + 3 Cao + 6 NaCl

Na druhej strane NDCL₃ Môže sa redukovať na kovovú nonodymium elektrolýzou alebo kovotermálnou redukciou s použitím vápnika ako redukčného činidla.

Použitie/aplikácie

Fotografia

Neodymium -getované sklo sa používa ako žltý filter v fotoaparátoch.

Keramika

Žiarovky vyrobené z neodymového skla a osvetlené rôznymi zdrojmi svetla. Zdroj: Scientific29/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0)

Predaj alebo oxid neodymium sa používajú ako prísady na zabezpečenie skla alebo fialového sfarbenia do skla. Na druhej strane, okuliare Neodymia majú tiež zvláštnosť, ako už bolo uvedené, na zobrazenie rôznych sfarbení v závislosti od dopadajúceho svetla, ako je vidieť na obrázku nižšie:

Môže vám slúžiť: Arrheniusova rovnica

Vľavo žiarovka vykazuje moderné sfarbenie pod žiarivkovým svetlom; Zatiaľ čo vpravo sa mení ružové sfarbenie pod žiarovkou.

Na druhej strane, žiarovky Dopingov z neodymia majú tiež charakteristiku emitovania inteligentnejších svetiel, pretože absorbujú žltkasté emisie.

Zváracie okuliare

Zváračské okuliare obsahujú noodymium, ktoré absorbuje intenzívne emisie sodíka, čím sa eliminuje žiarovky žlté blikanie.

Lasery

Ste reprodukovaní s nd-yag lasermi, ktoré sa vyznačujú ich atraktívnou zelenou farbou. Zdroj: Giorgio Brida z Torino, Taliansko/CC od (https: // creativecommons.Org/licencie/BY/2.0)

Oxid neodymium sa používa na vybavenie skla používaného pri konštrukcii vysokých právomocí, ktoré je schopné začať reakcie na fúziu.

Na liečbu rakoviny kože, odstraňovania chĺpkov tela a rezania alebo vŕtania ocele sa použili lúče iných neodymích laserov, ako je ND: YAG (noodymium-šedá z Ititrium a hliníka).

Magnety

Gule na neodymium magnetu nastavené na svoju trvalú a silnú magnetizáciu. Zdroj: © Nevit Dilmen/CC By-SA (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0)

ND-FE-B (nd₂Vernosť₁₄B) a jeho vysoká magnetizácia sa používa na vytvorenie výkonných magnetov. Jedná sa o magnety par excellence, pretože sú najsilnejšími, aký bol kedy postavený. Niektoré nevýhody však majú: vo svojej najčistejšej podobe strácajú svoje magnetické vlastnosti pri vysokých teplotách a sú ľahko korody a zlomené.

Na vyriešenie týchto nepríjemností. Magnety z neodymium sa teda používajú v elektrických generátoroch na veterné a veterné turbíny, lekárske vybavenie, hračky, mobilné telefóny, mikrofóny, elektrické gitary atď.

Magnety Neodimium pozostávajú z zliatiny ND-FE-B, ktorá tiež obsahuje ďalšie prísady, ktoré sú súčasťou iných kovov vzácnych zemín. Sila, s ktorou priťahujú, je taká, že je možné ich zhromaždiť, aby vytvorili rôzne čísla, ako napríklad obrazový valec nad.

Tieto magnety tiež slúžia ako koníčky pre tých, ktorí chcú dokázať svoju silu príťažlivosti medzi dvoma objektmi a pozorujú, ako ich v tomto procese rozdrví. Pozri napríklad nasledujúce video:

V závislosti od veľkosti, zloženia a teploty môžu byť tieto magnety dokonca nebezpečné, pretože by k nim prilákali obrovské predmety, ktoré by mohli niekoho zasiahnuť.

Odkazy

1. Triasť a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie). MC Graw Hill.
2. Redaktori Enyclopaedia Britannica. (2020). Noodymium. Získané z: Britannica.com
3. Wikipedia. (2020). Noodymium. Zdroj: In.Wikipedia.orgán
4. Mohammad Reza Ganjali a kol. (2016). Odradenie série Lanthanides rôznymi analytickými metódami. Vedecký.
5. DR. Doug Stewart. (2020). Fakty o noodymiových prvkoch. Získané z: Chemicool.com
6. Sharma, r.Do. (1987). Proces výroby noodymia. Jom 39, 33-37. doi.org/10.1007/bf03259468