Неоди́м — химический элемент, редкоземельный металл серебристо-белого цвета с золотистым оттенком. Относится к группе лантаноидов. Легко окисляется на воздухе. Открыт в 1885 году австрийским химиком Карлом Ауэром фон Вельсбахом. Используется как компонент сплавов с алюминием и магнием для самолёто- и ракетостроения[3].

60 ПразеодимНеодимПрометий
Nd

U
ВодородГелийЛитийБериллийБорУглеродАзотКислородФторНеонНатрийМагнийАлюминийКремнийФосфорСераХлорАргонКалийКальцийСкандийТитанВанадийХромМарганецЖелезоКобальтНикельМедьЦинкГаллийГерманийМышьякСеленБромКриптонРубидийСтронцийИттрийЦирконийНиобийМолибденТехнецийРутенийРодийПалладийСереброКадмийИндийОловоСурьмаТеллурИодКсенонЦезийБарийЛантанЦерийПразеодимНеодимПрометийСамарийЕвропийГадолинийТербийДиспрозийГольмийЭрбийТулийИттербийЛютецийГафнийТанталВольфрамРенийОсмийИридийПлатинаЗолотоРтутьТаллийСвинецВисмутПолонийАстатРадонФранцийРадийАктинийТорийПротактинийУранНептунийПлутонийАмерицийКюрийБерклийКалифорнийЭйнштейнийФермийМенделевийНобелийЛоуренсийРезерфордийДубнийСиборгийБорийХассийМейтнерийДармштадтийРентгенийКоперницийНихонийФлеровийМосковийЛиверморийТеннессинОганесонПериодическая система элементов
60Nd
Hexagonal.svg
Electron shell 060 Neodymium.svg
Внешний вид простого вещества
Неодим
Серебристо-белый металл с золотистым оттенком
Свойства атома
Название, символ, номер

Неоди́м/Neodymium (Nd), 60

Атомная масса
(молярная масса)

144,242(3)[1] а. е. м. (г/моль)

Электронная конфигурация

[Xe] 4f4 6s2

Радиус атома

182 пм

Химические свойства
Ковалентный радиус

184 пм

Радиус иона

99,(+3e) 5 пм

Электроотрицательность

1,14 (шкала Полинга)

Электродный потенциал

Nd←Nd3+ −2,32В
Nd←Nd2+ −2,2В

Степени окисления

3

Энергия ионизации
(первый электрон)

 531,5(5,51) кДж/моль (эВ)

Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)

7,007 г/см³

Температура плавления

1294 K

Температура кипения

3341 K

Уд. теплота плавления

7,1 кДж/моль

Уд. теплота испарения

289 кДж/моль

Молярная теплоёмкость

27,42[2] Дж/(K·моль)

Молярный объём

20,6 см³/моль

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

гексагональная

Параметры решётки

a=3,658 c=11,80 Å

Отношение c/a

3,23

Прочие характеристики
Теплопроводность

(300 K) (16,5) Вт/(м·К)

Номер CAS

7440-00-8

60
Неодим
144,242
4f46s2

Содержание

ИсторияПравить

Неодим был открыт в 1885 году австрийским химиком Карлом Ауэром фон Вельсбахом. Он разделил дидим — смесь двух редкоземельных металлов, трудно разделяемую из-за чрезвычайной близости их химических свойств и ранее считавшуюся индивидуальным химическим элементом, — на неодим и празеодим. Получить неодим в чистом виде, практически свободном от примесей празеодима, удалось лишь в 1925 году.

Происхождение названияПравить

Название «неодим» (лат. Neodymium) представляет собой слияние двух греческих слов νέος «новый» и δίδυμος «близнец», что связано с историей открытия элемента[3].

Нахождение в природеПравить

Содержание неодима в земной коре (по разным данным) — 25—37 г/т, в воде океанов — 9,2·10−6 мг/л[4].

МесторожденияПравить

Неодим входит в состав лантаноидов, месторождения которых находятся в России, США, Казахстане, Украине, Австралии, Бразилии, Индии, Скандинавии, Китае. Последний является основным производителем, а также экспортёром неодима.

Общая сырьевая база редкоземельных элементов в мире составляет примерно 100 млн т, из которых на долю КНР приходится до 52 млн тонн. Китай поставляет 92—94 % мировых объёмов редкоземельных элементов.

ПолучениеПравить

Неодим при разделении редкоземельных элементов концентрируется вместе с легкими лантаноидами и выделяется вместе с празеодимом; смесь соединений Pr(III) и Nd(III) называют дидимом. Металлический неодим получают из безводных галогенидов электролизом их расплава или кальциетермическим восстановлением. Электролиз расплава NdF3 или NdCl3 (с добавками галогенидов Li, К, Са, Ва) ведут при 1000 °C и катодной плотности тока 4,7 А/см²; материал анода и катода — графит.

ЦеныПравить

Цены на неодим чистотой 99—99,9 % в 2011 году составляли около 110 долларов США[5] за 1 килограмм в зависимости от применяемой технологии производства и страны-производителя, а также от конечной формы готового продукта и области его применения и использования.

В 2014 году цена неодима 99 % чистоты составляла примерно 70 долларов США за 1 кг.[6]

ПрименениеПравить

Неодим — один из наиболее широко применяемых металлов из группы лантаноидов наряду с самарием, церием, лантаном и др.

Очень важными областями применения неодима являются:

Соединения неодима применяются в сельском хозяйстве (обработка семян с целью ускорения всхожести, урожайности).

Легирование неодимом значительно повышает прочность термоэлектрических материалов на основе теллуридов и селенидов висмута и сурьмы и повышает термо-ЭДС этих материалов. Имеется указание на то, что легирование неодимом термоэлектрических сплавов системы висмут-теллур-цезий также увеличивает их прочность, термо-ЭДС и временну́ю стабильность.

Оксид неодима применяется в качестве диэлектрика со сверхмалым коэффициентом линейного термического расширения и для производства неодимового стекла (см. ниже).

Фторид неодима применяется для получения высококачественных оптоволоконных световодов для волоконной оптики.

Теллурид неодима — очень хороший термоэлектрический материал и компонент термоэлектрических сплавов, которым придает повышенную прочность и улучшает электрофизические характеристики (термо-ЭДС около 170 мкВ/К).

Неодимовое стеклоПравить

Минеральное стекло с добавлением оксидов неодима и некоторых других лантаноидов обладает многочисленными полезными физическими и интересными визуальными свойствами, а потому имеет достаточно обширное применение в научных приборах, в аксессуарных и защитных очках, декоративном стеклоделии и другое.

ИзотопыПравить

Природный неодим состоит из семи изотопов: 142Nd (27,2 %), 143Nd (12,2 %), 144Nd (23,8 %), 145Nd (8,3 %), 146Nd (17,2 %), 148Nd (5,7 %), 150Nd (5,6 %) — в скобках дано их содержание в природном неодиме. Из них пять стабильны, а два слаборадиоактивны: 144Nd испытывает альфа-распад с периодом полураспада 2,38·1015 лет, а 150Nd — двойной бета-распад с периодом полураспада 7·1018 лет. На 2003 год получен 31 искусственный нестабильный изотоп неодима с массовым числом в диапазоне от 124 до 161, также известны 13 метастабильных возбуждённых состояний его ядер[7].

ПримечанияПравить

  1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Vol. 85, no. 5. — P. 1047-1078. — DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
  2. Химическая энциклопедия: в 5-ти тт. / Редкол.: Кнунянц И. Л. (гл. ред.). — Москва: Советская энциклопедия, 1992. — Т. 3. — С. 209. — 639 с. — 50 000 экз. — ISBN 5—85270—039—8.
  3. 1 2 Неодим // Большой Энциклопедический словарь. 2000.
  4. J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. I, 1965
  5. Neodymium Prices (англ.). Проверено 2 августа 2011. Архивировано 22 августа 2011 года.
  6. topochun. Биржевые котировки металлов. (30.11.2014).
  7. Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode2003NuPhA.729....3A.

СсылкиПравить