जादुई दुर्लभ पृथ्वी तत्व: "स्थायी चुम्बकको राजा" - नियोडियमियम

बास्टनासाइट

नियोडियमियम, आणविक संख्या ६०, आणविक भार १४४.२४, क्रस्टमा ०.००२३९% को सामग्री सहित, मुख्यतया मोनाजाइट र बास्टनेसाइटमा पाइन्छ। प्रकृतिमा नियोडियमियमका सात आइसोटोपहरू छन्: नियोडियमियम १४२, १४३, १४४, १४५, १४६, १४८ र १५०, जसमध्ये नियोडियमियम १४२ मा सबैभन्दा बढी सामग्री छ। प्रासोडियमियमको जन्मसँगै, नियोडियमियम अस्तित्वमा आयो। नियोडियमियमको आगमनले दुर्लभ पृथ्वी क्षेत्रलाई सक्रिय बनायो र यसमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्यो। र दुर्लभ पृथ्वी बजारलाई प्रभाव पार्छ।

नियोडियमियमको खोज

कार्ल ओर्भोन वेल्सबाक (१८५८-१९२९), नियोडिमियमका खोजकर्ता

१८८५ मा, अस्ट्रियाली रसायनशास्त्री कार्ल ओर्भन वेल्सबाक कार्ल और भोन वेल्सबाकले भियनामा नियोडिमियम पत्ता लगाए। उनले नाइट्रिक एसिडबाट अमोनियम नाइट्रेट टेट्राहाइड्रेटलाई अलग र क्रिस्टलाइज गरेर सममित नियोडिमियम पदार्थहरूबाट नियोडिमियम र प्रासोडिमियम अलग गरे, र एकै समयमा वर्णक्रमीय विश्लेषणद्वारा अलग गरे, तर यो १९२५ सम्म अपेक्षाकृत शुद्ध रूपमा अलग गरिएको थिएन।

१९५० को दशकदेखि, उच्च शुद्धता भएको नियोडियमियम (९९% भन्दा बढी) मुख्यतया मोनाजाइटको आयन विनिमय प्रक्रियाद्वारा प्राप्त गरिएको थियो। धातु आफैं यसको हलाइड नुन इलेक्ट्रोलाइज गरेर प्राप्त गरिन्छ। हाल, धेरैजसो नियोडियमियम बास्ता नाथनाइटमा (Ce,La,Nd,Pr)CO3F बाट निकालिन्छ र विलायक निकासी द्वारा शुद्ध गरिन्छ। आयन विनिमय शुद्धीकरणले तयारीको लागि उच्चतम शुद्धता (सामान्यतया > ९९.९९%) आरक्षित गर्दछ। उत्पादन चरण क्रिस्टलाइजेसन प्रविधिमा निर्भर हुने युगमा प्रासोडाइमियमको अन्तिम निशान हटाउन गाह्रो भएकोले, १९३० को दशकमा निर्मित प्रारम्भिक नियोडियमियम गिलासमा आधुनिक संस्करण भन्दा शुद्ध बैजनी रंग र रातो वा सुन्तला रंगको टोन हुन्छ।

नियोडियमियम धातु

धातुको नियोडाइमियममा चम्किलो चाँदीको धातुको चमक, १०२४°C को पग्लने बिन्दु, ७.००४ g/cm घनत्व, र प्याराचुम्बकत्व हुन्छ। नियोडाइमियम सबैभन्दा सक्रिय दुर्लभ पृथ्वी धातुहरू मध्ये एक हो, जुन हावामा द्रुत रूपमा अक्सिडाइज र गाढा हुन्छ, त्यसपछि अक्साइड तह बनाउँछ र त्यसपछि छिलिन्छ, जसले धातुलाई थप अक्सिडाइजेसनमा पर्दाफास गर्छ। त्यसकारण, एक सेन्टिमिटर आकारको नियोडाइमियम नमूना एक वर्ष भित्र पूर्ण रूपमा अक्सिडाइज हुन्छ। यो चिसो पानीमा बिस्तारै र तातो पानीमा छिटो प्रतिक्रिया गर्दछ।

नियोडियमियम इलेक्ट्रोनिक कन्फिगरेसन

इलेक्ट्रोनिक कन्फिगरेसन:

१s२ २s२ २p६ ३s२ ३p६ ४s२ ३d१० ४p६ ५s२ ४d१० ५p६ ६s२ ४f४

नियोडिमियमको लेजर प्रदर्शन विभिन्न ऊर्जा स्तरहरू बीच 4f कक्षीय इलेक्ट्रोनहरूको संक्रमणको कारणले हुन्छ। यो लेजर सामग्री सञ्चार, सूचना भण्डारण, चिकित्सा उपचार, मेसिनिङ, आदिमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। ती मध्ये, यट्रियम एल्युमिनियम गार्नेट Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) उत्कृष्ट प्रदर्शनको साथ व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ, र उच्च दक्षताको साथ Nd-डोपेड ग्याडोलिनियम स्क्यान्डियम ग्यालियम गार्नेट।

नियोडियमियमको प्रयोग

नियोडिमियमको सबैभन्दा ठूलो प्रयोगकर्ता NdFeB स्थायी चुम्बक सामग्री हो। NdFeB चुम्बकलाई यसको उच्च चुम्बकीय ऊर्जा उत्पादनको कारणले "स्थायी चुम्बकहरूको राजा" भनिन्छ। यसको उत्कृष्ट प्रदर्शनको लागि यो इलेक्ट्रोनिक्स, मेसिनरी र अन्य उद्योगहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। बेलायतको एक्सेटर विश्वविद्यालयको कम्बरल्याण्ड स्कूल अफ माइनिङका एप्लाइड माइनिङका प्राध्यापक फ्रान्सिस वालले भने: "चुम्बकको सन्दर्भमा, नियोडिमियमसँग प्रतिस्पर्धा गर्न सक्ने वास्तवमा केहि छैन। अल्फा म्याग्नेटिक स्पेक्ट्रोमिटरको सफल विकासले चीनमा NdFeB चुम्बकहरूको चुम्बकीय गुणहरू विश्व-स्तरीय स्तरमा प्रवेश गरेको संकेत गर्दछ।"

हार्ड डिस्कमा नियोडियमियम चुम्बक

नियोडिमियमलाई सिरेमिक, चम्किलो बैजनी गिलास, लेजरमा कृत्रिम रूबी र इन्फ्रारेड किरणहरू फिल्टर गर्न सक्ने विशेष गिलास बनाउन प्रयोग गर्न सकिन्छ। गिलास ब्लोअरहरूको लागि चश्मा बनाउन प्रासोडिमियमसँग मिलेर प्रयोग गरिन्छ।

म्याग्नेसियम वा एल्युमिनियम मिश्र धातुमा १.५% ~ २.५% न्यानो नियोडिमियम अक्साइड थप्दा मिश्र धातुको उच्च तापक्रम प्रदर्शन, हावाको कसिलोपन र क्षरण प्रतिरोधमा सुधार हुन सक्छ, र यो उड्डयनको लागि एयरोस्पेस सामग्रीको रूपमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

न्यानो-नियोडियमियम अक्साइडले डोप गरिएको न्यानो-यट्रियम एल्युमिनियम गार्नेटले छोटो-तरंग लेजर बीम उत्पादन गर्छ, जुन उद्योगमा १० मिमी भन्दा कम मोटाई भएका पातलो सामग्रीहरू वेल्डिङ र काट्न व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

Nd: YAG लेजर रड

चिकित्सा उपचारमा, न्यानो नियोडिमियम अक्साइडले भरिएको न्यानो यट्रियम एल्युमिनियम गार्नेट लेजरलाई शल्यक्रियाको घाउ हटाउन वा शल्यक्रियाको चक्कुको सट्टा घाउहरूलाई कीटाणुरहित गर्न प्रयोग गरिन्छ।

नियोडियमियम गिलास पग्लिएको गिलासमा नियोडियमियम अक्साइड थपेर बनाइन्छ। ल्याभेन्डर सामान्यतया सूर्यको किरण वा तापक्रमयुक्त बत्तीमुनि नियोडियमियम गिलासमा देखिन्छ, तर फ्लोरोसेन्ट बत्तीको प्रकाशमुनि हल्का नीलो देखिन्छ। नियोडियमियमलाई शुद्ध बैजनी, वाइन रातो र न्यानो खैरो जस्ता गिलासका नाजुक छायाहरू रंगाउन प्रयोग गर्न सकिन्छ।

नियोडियमियम गिलास

विज्ञान र प्रविधिको विकास र दुर्लभ पृथ्वी विज्ञान र प्रविधिको विस्तार र विस्तारसँगै, नियोडिमियमको उपयोगको क्षेत्र फराकिलो हुनेछ।