metal de neodimio. Neodimio metal: propiedades, producción y aplicación Aplicación de neodimio

El neodimio es un elemento químico con el símbolo Nd y el número atómico 60. Es un metal plateado blando que se empaña en el aire. Fue descubierto en 1885 por el químico austriaco Carl Auer von Welsbach. La sustancia está presente en cantidades significativas en depósitos de arena de monacita y en minerales como la bastnasita.

Historia

El neodimio, un metal de tierras raras, fue descubierto por el químico austriaco Baron Karl Auer von Welsbach en Viena en 1885. El científico aisló una nueva sustancia (así como el elemento praseodimio) a partir de un material conocido como didimio mediante cristalización fraccionada de nitrato de amonio doble tetrahidratado a partir de ácido nítrico, después de la separación mediante análisis espectroscópico. Sin embargo, hasta 1925 no fue posible obtener el elemento en estado puro.

Hasta finales de la década de 1940, el principal método comercial fue la doble cristalización de nitratos. El método es ineficaz y la cantidad de sustancia obtenida fue pequeña. Lindsay Chemical Division fue pionera en la producción a gran escala de neodimio mediante purificación por intercambio iónico. Desde la década de 1950, el elemento altamente purificado (más del 99 %) se ha producido principalmente mediante un proceso de intercambio iónico a partir de monacita, que es rica en elementos de tierras raras, mediante electrólisis de sus sales de haluros.

Actualmente, la mayor parte del neodimio metálico se extrae de la bastnäsita. Los avances tecnológicos y el desarrollo de mejores métodos de limpieza han hecho que se utilice ampliamente en la industria.

Descripción

El elemento químico no se presenta de forma natural en forma metálica, se separa de la sustancia didimio, en la que se mezcla con otros lantánidos (en particular, con praseodimio). Aunque el neodimio se clasifica como un elemento de tierras raras bastante común, se encuentra no menos que el cobalto, el níquel o el cobre, y está ampliamente distribuido en la corteza terrestre. La mayor parte de la sustancia se extrae en China.

Los compuestos de neodimio se usaron comercialmente por primera vez como colorantes de vidrio en 1927 y siguen siendo un aditivo popular en los lentes para gafas. El color de los compuestos de neodimio debido a la presencia de iones Nd 3+ a menudo tiene un tinte violeta rojizo, pero esto cambia según el tipo de iluminación.

Solicitud

Las lentes dopadas con neodimio se utilizan en láseres que emiten radiación infrarroja con una longitud de onda de 1047 a 1062 nanómetros. Se utilizan en sistemas con una potencia extremadamente alta, como los experimentos de contención inercial.

El metal de neodimio también se utiliza con otros cristales (como el granate de itrio y aluminio) en la serie de láseres Nd:YAG. Esta configuración normalmente emite rayos infrarrojos con una longitud de onda de alrededor de 1064 nm. Es uno de los más utilizados.

Otro uso importante del metal de neodimio es como componente de refuerzo en las aleaciones utilizadas para fabricar imanes permanentes potentes y de alta resistencia. Se utilizan ampliamente en productos como micrófonos, altavoces profesionales, auriculares internos, motores de CC de alto rendimiento, discos duros de computadora, donde se requiere una masa magnética baja (volumen) o campos magnéticos fuertes.

Los grandes imanes de neodimio se utilizan en motores eléctricos de gran potencia y peso (p. ej., automóviles híbridos) y generadores (p. ej., aviones y generadores eléctricos de parques eólicos). Además, el elemento se utiliza para endurecer algunas aleaciones. Por ejemplo, el titanio se vuelve una vez y media más fuerte después de agregar solo el 1,5% de esta sustancia.

Propiedades físicas

El metal de neodimio está presente en el mischmetal clásico (una aleación de elementos de tierras raras), donde su concentración suele ser del orden del 18%. En su forma pura, el elemento tiene un brillo metálico plateado y dorado brillante, pero se oxida rápidamente en el aire normal. Se forma una capa de óxido y se descascara, exponiendo el metal a una mayor oxidación. Por lo tanto, una muestra de un centímetro de una sustancia se oxida por completo en un año.

El neodimio suele existir en dos formas alotrópicas, con una transformación de centro a centro a partir de una estructura cúbica hexagonal doble. Empieza a fundirse a 1024°C y hierve a 3074°C. La densidad de la sustancia en la fase sólida es de 7,01 g / cm 3, en estado líquido: 6,89 g / cm 3.

Propiedades atómicas:

• Estado de oxidación: +4, +3, +2 (óxido básico).
• Electronegatividad: 1,14 (Escala de sondeo).
• Conductividad térmica: 16,5 W/(m·K).
• Energía de ionización: 1: 533,1 kJ/mol, 2: 1040 kJ/mol, 3: 2130 kJ/mol.
• Radio de un átomo: 181 picómetros.

Propiedades químicas

El metal de neodimio se deslustra lentamente en el aire y se quema fácilmente a unos 150 °C para formar óxido de neodimio (III):

4Nd + 3O 2 → 2Nd 2 O 3

Es un elemento electropositivo. Reacciona lentamente con agua fría, pero bastante rápido con agua caliente, formando hidróxido de neodimio (III):

2Nd(s) + 6H 2 O(l) → 2Nd(OH) 3 (aq) + 3H 2 (g)

El metal reacciona vigorosamente con todos los halógenos, se disuelve fácilmente en ácido sulfúrico diluido para formar soluciones que contienen el ion violeta Nd(III).

Producción

El metal de neodimio nunca se presenta como un elemento libre en la naturaleza. Se extrae de minerales como la bastnasita y la monacita, en los que se asocia con otros lantánidos y otros elementos. Las principales zonas de explotación de estos minerales se encuentran en China, EE. UU., Brasil, India, Sri Lanka y Australia. También se han explorado pequeños depósitos en Rusia.

Las reservas de neodimio se estiman en unos 8 millones de toneladas. Su concentración en la corteza terrestre es de unos 38 mg/kg, que es la segunda más alta entre los elementos de tierras raras después del cerio. La producción mundial de metales es de unas 7000 toneladas. La parte principal de la producción pertenece a China. El gobierno de la República Popular China reconoció recientemente el elemento como estratégicamente importante e impuso restricciones a su exportación, lo que generó cierta preocupación en los países consumidores y provocó un fuerte aumento en el precio del neodimio a $ 500. Hoy, el precio promedio por kilogramo de metal puro varía entre $300-350, los óxidos de neodimio son más baratos: $70-130.

Hay casos en que el valor del metal cayó a $ 40 debido al comercio ilegal, sin pasar por las restricciones del gobierno chino. Las incertidumbres de precios y disponibilidad han llevado a las empresas japonesas a desarrollar imanes permanentes y motores eléctricos relacionados con menos o ninguna tierra rara.

neodimio neodimio

(lat. Neodimio), un elemento químico del grupo III del sistema periódico, pertenece a los lantánidos. El nombre del griego néos -nuevo y dídymos- gemelo (praseodimio) está asociado a la historia del descubrimiento. Metal; densidad 6.908 g / cm 3, t pl 1016°C. Componente de aleaciones (por ejemplo, con Mg, Al o Ti) para fabricación de aviones y cohetes, materiales láser.

NEODIME (lat. Neodimio), Nd (léase "neodimio"), un elemento químico con número atómico 60, masa atómica 144,24. Consta de cinco isótopos 142 Nd (27,07 %), 143 Nd (12,17 %), 145 Nd (8,30 %), 146 Nd (17,22 %) y 148 Nd (5,78 %) e isótopos radiactivos 144 Nd (23,78 %, vida media T 1/2 = 5,10 15 años) y 150 Nd (5,67%, vida media T 1/2 = 2,10 15 años). Configuración de capas de electrones exteriores 4 s 2 pags 6 d 10 F 4 5s 2 pags 6 6s 2 . Los estados de oxidación en los compuestos son +3 (valencia III), menos frecuentemente +4 y +2 (valencias IV y II).
Se refiere a elementos de tierras raras (subgrupo de cerio de los lantánidos). Se ubica en el grupo III B en el 6° período del sistema periódico.
El radio del átomo neutro es 0,182 nm, el radio del ion Lu 3+ es 0,112-0,141 nm, el ion Nd 2+ es 0,143-0,149 nm. Energías de ionización 5,49, 10,72, 22,1, 40,41 eV. Electronegatividad según Pauling (cm. PAULING Linus) 1,07.
Historial de descubrimiento
El neodimio fue descubierto en 1885 por el químico austriaco C. Auer von Welsbach. (cm. AUER von WELSSBACH Carl), quien estableció el descubierto en 1839 por el químico francés C. G. Mosander (cm. MOSANDER Carl Gustav) el elemento didimio es en realidad una mezcla de dos elementos con propiedades físicas y químicas similares, a los que dio los nombres de neodimio y praseodimio (cm. PRASEODIM). La historia del descubrimiento del neodimio se refleja en su nombre (del griego neos - nuevo y didymos - doble).
estar en la naturaleza
El neodimio es uno de los elementos de tierras raras más comunes. Su contenido en la corteza terrestre es de 2,5 10 -3 %, en agua de mar 9,2 10 -6 mg/l. Incluido en los minerales bastnaesita (cm. BASTNEZIT), monacita (cm. MONACITA) y loparita (cm. LOPARITO).
Recibo
Durante la separación de elementos de tierras raras, el neodimio se concentra junto con los lantánidos ligeros y se libera junto con el praseodimio. La separación adicional se lleva a cabo mediante cromatografía iónica o métodos de extracción. El neodimio metálico se obtiene por electrólisis de una masa fundida de cloruro o fluoruro de neodimio NdF 3 , NdCl 3 .
Propiedades físicas y químicas
El neodimio es un metal gris claro. Por debajo de 885°C, la modificación a con una red hexagonal del tipo lantano es estable, a= 0,36579 nm y c = 1,17002 nm, por encima de 885 °C y hasta un punto de fusión de 1016 °C - modificación b con red cúbica tipo a-Fe. Punto de ebullición 3027°C, densidad a-Nd 6,908 kg/dm 3 .
El neodimio es menos resistente a la oxidación que los lantánidos pesados. Cuando se calienta en el aire, se oxida rápidamente, formando óxido de Nd 2 O 3. Reacciona violentamente con agua hirviendo para liberar hidrógeno y formar Nd (OH) 3 hidróxido:
2Nd + 6H 2 O \u003d 3Nd (OH) 3 + 3H 2
Cuando se calienta, reacciona con halógenos, nitrógeno, hidrógeno, azufre y otros no metales. Reacciona violentamente con ácidos minerales.
El óxido Nd 2 O 3 tiene propiedades básicas, corresponde a la base Nd (OH) 3 de resistencia media. Las sales de neodimio solubles en agua incluyen cloruro, nitrato, acetato y sulfato, las sales poco solubles incluyen oxalato, fluoruro, carbonato y fosfato.
Solicitud
Neodimio - un componente de mischmetal, aleaciones ligeras con magnesio (cm. MAGNESIO) y aluminio. (cm. ALUMINIO) Aleación de neodimio, hierro (cm. PLANCHAR) y boro (cm. BOR (elemento químico)) Se utiliza para fabricar imanes permanentes. Óxido y fosfato de neodimio: un pigmento al cocinar vidrio coloreado, cerámica. El óxido de neodimio Nd 2 O 3 se utiliza en la fusión de vidrio de neodimio (material láser), sirve como aditivo en la producción de granates de itrio-aluminio.

diccionario enciclopédico. 2009 .

Vea qué es "neodimio" en otros diccionarios:

- (Neodimio), Nd, elemento químico del grupo III del sistema periódico, número atómico 60, masa atómica 144,24; se refiere a elementos de tierras raras; metal. El neodimio fue obtenido por primera vez por el químico austriaco K. Auer von Welsbach en 1885... Enciclopedia moderna

neodimio- (Neodimio), Nd, elemento químico del grupo III del sistema periódico, número atómico 60, masa atómica 144,24; se refiere a elementos de tierras raras; metal. El neodimio fue obtenido por primera vez por el químico austriaco C. Auer von Welsbach en 1885. ... Diccionario Enciclopédico Ilustrado

- (lat. Neodimio) Nd, elemento químico del grupo III del sistema periódico, número atómico 60, masa atómica 144,24, pertenece a los lantánidos. El nombre del griego neos new y didymos twin (praseodymium) está asociado con la historia del descubrimiento. Metal;… … Gran diccionario enciclopédico

- (símbolo Nd), elemento químico amarillo plateado, metal, pertenece a los lantánidos. Se aisló por primera vez en forma de óxido en 1885. El metal puro se obtuvo en 1925. Se encuentra principalmente en depósitos de monacita y bastnasita. ... ... Diccionario enciclopédico científico y técnico.

El neodimio (Nd) es un metal de tierras raras, número atómico 60, masa atómica 144,24, punto de fusión 1024°C, densidad 6,9 g/cm3.
Este elemento obtuvo su nombre de dos palabras griegas: neo-nuevo y dim - gemelo. El neodimio se descubrió en 1885 cuando el didimio, un elemento hipotético, se separó en praseodimio y neodimio. En su forma pura, se obtuvo solo en 1925.
Las materias primas para obtener neodimio son minerales naturales loparita, eudialita, apatita Khibiny, bastnacita. También se obtiene a partir de fosfoyeso de apatita de Khibiny y concentrado natural de Tomtor. En todos estos minerales y compuestos, está contenido en forma de óxidos.

El neodimio es un metal gris plateado., se oxida fácilmente en el aire, la dureza es baja. Tiene siete isótopos, dos de los cuales son radiactivos y tienen una vida media muy larga. Los radioisótopos artificiales de neodimio tienen una vida corta, con una vida media de hasta 12 días. Hay bastante neodimio en la naturaleza: en 1 tonelada de minerales de la corteza terrestre, contiene de 10 a 100 gramos, que es mucho más que su gemelo, el praseodimio. En general, hay una cierta característica de la distribución de los lantánidos en la naturaleza: estos elementos con números atómicos pares son más comunes en la corteza terrestre que con los impares.

RECEPCIÓN.

Al separar los complejos REM, el neodimio se concentra en lantánidos ligeros y luego se libera junto con el praseodimio; esta mezcla se llama didimio, de acuerdo con el nombre original de la mezcla de estos elementos. El metal de neodimio se obtiene por electrólisis a partir de una fusión de haluros anhidros o por reducción térmica con calcio. La masa fundida que contiene fluoruros y cloruros de neodimio se somete a electrólisis a 1000°C, densidad de corriente catódica de 4,7 A/cm2, con ánodo y cátodo de grafito.

SOLICITUD.

Introducción

características generales

Historial de descubrimiento

Abundancia natural e isótopos naturales.

Recibo

Propiedades físicas

Propiedades químicas

compuestos de neodimio

Solicitud

Conclusión

Literatura

Introducción

Entre los 110 elementos químicos conocidos, hay 14 elementos gemelos cuyas propiedades son similares entre sí, como dos gotas de agua. Estos son los llamados elementos de tierras raras o lantánidos. En el sistema periódico de elementos químicos de D. I. Mendeleev, están ubicados en una celda. La razón de esta disposición de los elementos de tierras raras es la peculiaridad de su estructura electrónica y, como resultado, la extrema proximidad de sus propiedades.

Durante mucho tiempo, estos elementos se consideraron raros. Solo los estudios de las últimas décadas han demostrado que hay más de ellos en la corteza terrestre, mucho más que metales como el plomo, el mercurio y el oro, conocidos por las personas durante mucho tiempo. Los lantánidos se consideraban poco prometedores para la práctica. La fabricación de pedernales para encendedores era su uso principal.

El desarrollo de la tecnología, principalmente nuclear, requirió nuevos materiales con una gran variedad de propiedades. Los científicos e ingenieros han centrado su atención en los elementos de tierras raras. Ahora son uno de los materiales más importantes de la nueva tecnología. Desde cohetes espaciales hasta drogas, tal es el rango de su aplicación.

Por lo tanto, es muy importante estudiar sus propiedades individuales y buscar nuevas aplicaciones.

características generales

El neodimio (del griego neos - nuevo y didymos - gemelo, gemelo) es un elemento químico del grupo III del sexto período del sistema periódico de elementos químicos de D. I. Mendeleev, pertenece a los elementos de tierras raras: los lantánidos.

Constantes básicas y propiedades del neodimio:

Número atómico 60 Mass144.24 número de isótopos conocidos24 Number of Natural Isotopes7Moleculenddensity, G/CM37.008 MELELTING PUNTO, OUSOTUATO TEMPERATURA , pm164Radio iónico (Nd3+), pm104Clark, %2.5*10-3

Historial de descubrimiento

En la Edad Media, los alquimistas identificaron un grupo de sustancias que eran casi insolubles en agua y ácidos (las soluciones ácidas no liberaban burbujas de gas), no cambiaban cuando se calentaban, no se fundían y tenían un carácter alcalino. A estas sustancias se les dio un nombre común. tierra .

En 1787, el teniente del ejército sueco Karl Arrhenius descubrió un mineral desconocido en una cantera abandonada cerca de la ciudad de Ytterby, que más tarde recibió el nombre de la ciudad en la que se encontró, iterbita. En 1794, Johan Gadolin analizó la iterbita y demostró que este mineral, además de óxidos de berilio, silicio y hierro, contiene un 38% de óxido de un elemento desconocido. nuevo tierra Axel Exberg en 1797 nombrado itrio , el elemento correspondiente es el itrio. Casi al mismo tiempo, diferentes grupos de investigadores estudiaron otro mineral: la ocroita (Ln2o3 xSiO2 yH2O, donde Ln es un lantánido), y en 1803, casi simultáneamente e independientemente, Martin Klaproth y J. Berzelius con W. Hisinger aislaron de eso tierra , que fue nombrada cerio , el elemento es cerio, y el mineral ocrita ha sido renombrado cerita. Descubrimiento del primer elemento lantánido, el cerio y su pariente - itrio - la parte más turbulenta de la primera etapa de la historia de los elementos de tierras raras. De estos dos tierras estiró una larga cadena de falsos y verdaderos descubrimientos de nuevos elementos.

En 1839, Carl Mossander, al estudiar el nitrato de cerio, descubrió en él una mezcla de un elemento desconocido. Después de examinarlo, llegó a la conclusión de que era un nuevo Tierra y el la llamo lantano , y el elemento es lantano. En 1841, K. Mossander destacó del nuevo tierra uno mas. Ella se parecía mucho tierra de lantano , por lo que el elemento correspondiente se llamó didyme - de la palabra griega didimos - doble , o doble .

En 1878, el químico francés M. Delyafontaine descubrió la heterogeneidad del didimio, y en 1879 L. Boisbaudran aisló una fracción de él, el elemento correspondiente se denominó samario, y el didimio continuó figurando como elemento. Pero en 1885, el químico austriaco Carl Auer von Welsbach separó el didimio en dos elementos. Para hacer esto, utilizó el método de cristalización fraccionada de sales dobles de amonio: una fracción incluía sales verdes (correspondían a un óxido verde pálido), la otra, sales de violeta a rojo (correspondían a un óxido azul grisáceo). Al elemento que da las sales verdes las llamó praseodimio, y al segundo elemento neodimio (es decir, nuevo didimio). En forma de metal, el neodimio fue obtenido por un grupo de científicos alemanes dirigidos por W. Mutmann en 1902.

Abundancia natural e isótopos naturales.

El neodimio es el segundo más común entre todos los lantánidos. Hay incluso más en la corteza terrestre que el lantano mismo: 2,5 * 10-3 y 1,8 * 10-3% en peso, respectivamente, el agua de mar contiene 9,2 * 10-6 mg / l. El neodimio forma su propio mineral, la esquinita, donde se encuentra más que otros lantánidos y sus satélites: torio, tantalio, niobio, metales alcalinotérreos.

El neodimio natural es una mezcla de siete isótopos con números másicos: 142 (27,11 %), 143 (12,17 %), 144 (23,85 %), 145 (8,30 %), 146 (17,22 %), 148 (5,73 %), 150 ( 5,62%). Para los isótopos se observa una ley geoquímica: en la naturaleza, el contenido de un isótopo con un número másico par es mayor que el de uno adyacente con uno impar. El segundo isótopo más abundante es el 144Nd α- radiactivo con una vida media de 2,4 * 1015 años. De los isótopos radiactivos obtenidos artificialmente (hay alrededor de una docena), solo un 147Nd puede servir como marcador radiactivo. emite β-, γ- rayos y tiene una vida media de 11,1 días. Todos los demás isótopos de neodimio tienen una vida muy corta.

Recibo

Los minerales de tierras raras tienen una composición compleja y es muy difícil aislar los elementos que contienen. Pero es aún más difícil separar una mezcla de elementos de tierras raras. Los métodos de separación clásicos más antiguos son: cristalización fraccionada, fraccionada y precipitación básica fraccionada. Actualmente se están desarrollando nuevos métodos: cromatografía (intercambio iónico) y extracción con disolventes orgánicos.

Al separar los elementos de tierras raras, el neodimio se concentra junto con los lantánidos ligeros (subgrupo del cerio) y se libera junto con el praseodimio, tal mezcla de praseodimio y neodimio se denomina didimio. Luego, el neodimio se purifica de las impurezas mediante intercambio iónico (usando ácido etilendiaminotetraacético o usando resina de Cu) o mediante la separación de mezclas de cloruros.

El neodimio metálico se obtiene a partir de haluros anhidros por electrólisis de su masa fundida, en presencia de haluros de litio, potasio, calcio, bario:

NdCl3 (fundido) → 2Nd + 3Cl2

Además de la reducción térmica del óxido de neodimio (III) con calcio:

2O3 + 3Ca → 2Nd + 3CaO.

Propiedades físicas

El neodimio, como todos los lantánidos, es un elemento f de transición, ya que con un aumento en la carga nuclear de 57 a 71, se llena el subnivel 4f. Por lo tanto, los lantánidos tienen propiedades extremadamente similares entre sí.

El neodimio es un metal típico de color blanco plateado. Su color está asociado a la presencia de una película de óxido en su superficie. El neodimio es un metal dúctil, refractario, maleable pero de dureza relativamente baja que se puede mecanizar fácilmente. Tiene propiedades paramagnéticas, que se explican por la presencia de un subnivel 4f incompleto, que tiene una alta actividad magnética.

Propiedades químicas

El neodimio es un metal activo, similar al lantano en su comportamiento de reacción. En aire húmedo, se cubre con una película de óxido-hidróxido.

Nd + 6H2O + 3O2 → 4Nd(OH)3.

El neodimio se pasiva en agua fría, no reacciona con los álcalis y el etanol, pero interactúa con el agua cuando se calienta:

Nd + 6H2O (horizontal) → 2Nd(OH)3↓ + 3H2

El neodimio es un fuerte agente reductor, reacciona violentamente con ácidos:

Nd + 6HCl (disminución) → 2NdCl3 + 3H2

Nd + 6 HNO3 (conc.) → Nd(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O.

En los ácidos fluorhídrico y ortofosfórico, el neodimio es estable, ya que está cubierto por una película protectora de sales insolubles.

A 300°C arde en el aire:

Nd + 3O2 → 2Nd2O3.

Reacciona con halógenos

con cloro (a 300°C):

Nd + 3Cl2 → 2NdCl3

Y cuando se calienta, interactúa con nitrógeno, azufre, carbono, silicio, fósforo, hidrógeno

con azufre (a 500-800оС):

Nd + 3S → Nd2S3

con óxido nítrico (IV):

6NO2 → 3NO + Nd(NO3)3

con hidrógeno (a 300°C):

Nd + 3H2 → 2NdH3.

Con la mayoría de los metales da aleaciones.

compuestos de neodimio

El neodimio en los compuestos exhibe solo un estado de oxidación +3; se conocen numerosos compuestos binarios y varias sales. El color de sus compuestos no es el mismo: el óxido de Nd2O3 es violeta azulado, el nitrato y el cloruro son lilas, el fluoruro de NdF3 es rosa claro, el bromuro de NdBr3 es púrpura, el yoduro de NdI3 es verde, el sulfuro de Nd2S3 es verde oscuro, el carburo de NdC es marrón, El hexaboruro de NdB6 es azul, etc.

Óxido de neodimio (III) Nd2O3

El punto de fusión del óxido de neodimio es 2320°C, el punto de ebullición es 4300°C, la densidad es 7,327 g/cm3. El óxido de neodimio se obtiene por descomposición de nitrato, oxalato y otras sales de neodimio en aire a 800-1000°C:

Nd(NO3)3 → Nd2O3 + 3N2O5

Estos son cristales de color violeta azulado, insolubles en agua y álcalis. El óxido de neodimio exhibe propiedades débilmente básicas y se disuelve en ácidos:

2O3 + 6HCl → 2NdCl3 + 3H2O.

Al interactuar con óxidos de metales alcalinos, exhibe algunas propiedades anfóteras:

O3 + Na2O → 2NaNdO2.

Cristales de color rosa pálido, insolubles en agua. El punto de fusión del fluoruro es 1377°C, el punto de ebullición es 2300°C. El fluoruro de neodimio se obtiene haciendo reaccionar óxido de neodimio con fluoruro de hidrógeno a 700°C:

compuesto de neodimio de tierras raras

Nd2O3 + 6HF → 2NdF3 + 3H2O.

Cloruro de neodimio (III) NdCl3

Cristales higroscópicos de color rosa violeta, solubles en agua. El punto de fusión del cloruro es 758°C, el punto de ebullición es 1690°C, la densidad es 4,134 g/cm3.

El cloruro de neodimio se obtiene haciendo reaccionar una mezcla de cloro y tetracloruro de carbono con óxido u oxalato de neodimio a temperaturas superiores a 200°C.

Al interactuar con bromuro de hidrógeno y yoduro de hidrógeno, el cloruro de neodimio se transforma fácilmente en el haluro correspondiente y puede formar hidratos. El cloruro anhidro se utiliza para obtener neodimio metálico por el método metalotérmico.

Hidróxido de neodimio (III) Nd(OH)3

Cuando se agregan soluciones alcalinas a las sales de neodimio, precipitan sales básicas o hidróxido:

(NO3)3 + 2KOH → Nd(OH)2NO3 + 2KNO3(NO3)3 + 3KOH → Nd(OH)3↓ + 3KNO3.

El hidróxido de neodimio es insoluble y débilmente básico. Por lo tanto, no se disuelve en álcalis diluidos, pero se disuelve fácilmente en ácidos para formar sales. En soluciones alcalinas concentradas, aunque la disolución se produce con la formación de sales del tipo MNdO2, estas sales son inmediatamente hidrolizadas por el agua. En consecuencia, el hidróxido de neodimio es un compuesto débilmente anfótero con un marcado predominio de propiedades básicas.

Compuestos complejos de neodimio

El neodimio es capaz de formar compuestos complejos. Los números de coordinación son 6-12, esto se explica por la participación de los orbitales f en la formación de enlaces. El neodimio forma compuestos complejos estables con ligandos polidentados. La complejación con ligandos monodentados no es característica del neodimio.

Cuando se funde, el neodimio forma hexafluoruro de Na3. En soluciones acuosas, forma complejos estables con aniones orgánicos e inorgánicos (ligandos).

El neodimio también se caracteriza por la formación de hidratos cristalinos. Los iones Nd3+ en soluciones acuosas se hidratan y exhiben un número de coordinación de 9, y en sales hidratadas sólidas aisladas de soluciones acuosas, hasta 10-12. El alto número de coordinación también está asociado con la presencia de un subnivel 4f sin cubrir, que todavía tiene muchas vacantes.

Solicitud

El neodimio tiene una aplicación práctica bastante amplia, ya que es asequible y barato.

En una mezcla natural con praseodimio (didim), se utiliza en la fabricación de vidrios para gafas que bloquean los rayos ultravioleta, lo que es especialmente importante para soldadores, metalúrgicos, sopladores de vidrio (los rayos amarillos de sodio son especialmente brillantes cuando se suelda vidrio), etc. Vidrios con 4,3 % de adición de óxido de neodimio tienen efecto alejandrita . El vidrio de neodimio puede cambiar de color dependiendo de la iluminación. Se utiliza para hacer hermosos jarrones y piezas de arte, ya que las altas concentraciones de óxido de neodimio le dan al vidrio un tinte rojo brillante. El vidrio de neodimio también se utiliza en la tecnología láser. El ion Nd3+ produce radiación láser en la región infrarroja del espectro. Para vidrios especiales se obtiene óxido de neodimio de altísima pureza - 99,996%.

El óxido de neodimio tiene un complejo de excelentes propiedades físicas y químicas y es bastante asequible. Encuentra un uso importante en aparatos eléctricos como dieléctrico, que tiene un coeficiente mínimo de expansión térmica.

El neodimio en sí es bastante utilizado. Mejor que otros lantánidos, afecta las propiedades de las aleaciones de magnesio, aluminio y titanio, aumenta su resistencia y resistencia al calor.

Las razones de la acción efectiva del neodimio sobre las aleaciones de magnesio:

1.El neodimio tiene una solubilidad máxima en magnesio, lo que contribuye al mayor efecto de fortalecimiento de la aleación como resultado del tratamiento térmico.

2.La tasa de difusión del neodimio en el magnesio es la más baja en comparación con otros metales de tierras raras estudiados; esta es la razón de la menor tasa de ablandamiento de la aleación a temperaturas elevadas y, en consecuencia, de una mayor resistencia al calor.

La adición de un 5% de neodimio al aluminio aumenta la dureza y la resistencia a la tracción de la aleación de 5 a 10 kg/mm2. Entre estos elementos en el fundido existe una interacción química con la formación de compuestos intermetálicos de neodimio NdAl2 y NdAl4. La adición de un 1% de neodimio al titanio aumenta la resistencia a la tracción a 48-50 kg/mm2 (para el titanio puro es de 32 kg/mm2), mientras que la misma adición de cerio solo aumenta a 38-40 kg/mm2.

El neodimio también se utiliza en la tecnología láser. La concentración de iones Nd3+ en los vidrios diseñados para este fin alcanza el 6%. Los vidrios utilizados como materiales láser tienen dos ventajas indiscutibles: una alta concentración de partículas activas y la posibilidad de fabricar elementos activos de gran tamaño. Los componentes de dichos vidrios se limpian con especial cuidado de impurezas de cobre, hierro, níquel, cobalto, así como de metales de tierras raras: samario, disprosio y praseodimio.

Los granates de itrio y aluminio activados por neodimio también se utilizan ampliamente como materiales láser. Los láseres de neodimio se utilizan en experimentos de fusión termonuclear controlados. Los potentes láseres de neodimio son prometedores como uno de los elementos importantes de las comunicaciones por satélite.

Conclusión

Recientemente, las áreas de aplicación práctica de los lantánidos, incluido el neodimio, se han expandido significativamente. El elemento con número de serie 60 tiene un complejo de propiedades únicas, por lo que se usa ampliamente en ingeniería, metalurgia, vidrio, cerámica y otras industrias.

Pero hay dos factores que dificultan la expansión del rango de aplicaciones del neodimio y otros elementos de tierras raras: el alto costo de sus preparados puros y la falta de conocimiento de las propiedades individuales, lo que dificulta su aplicación en la práctica. Por lo tanto, en la actualidad, es necesario estudiar activamente las propiedades de los lantánidos y, posiblemente, se descubrirán nuevas formas inesperadas de su aplicación en los próximos años.

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); a. norte. 60, en. m.144,24. Natural la mezcla consta de los isótopos estables 142Nd (27,07 %), 143Nd (12,17 %), 145Nd (8,30 %), 146Nd (17,22 %), 148Nd (5,78 %) e isótopos radiactivos 144 Nd (23,78 %, T 1/2 5,10 15 g), 150 Nd (5,67%, T 1/2 2,10 15 g). Configuración externa capas de electrones del átomo 4s 2 4p 6 4d 10 4f 4 5s 2 5p 6 6s 2 ; estado de oxidación + 3, +4, con menos frecuencia + 2; energía de ionización en consecutivos. transición de Nd 0 a Nd 4+ resp. 5,49, 10,72, 22,14, 40,41 eV; radios: atómico 0,182 nm, iónico (entre paréntesis - número de coordinación) para Nd 3+ 0,112 nm (6), 0,125 nm (8), 0,130 nm (9), 0,141 nm (12), para Nd 2+ 0,143 nm ( 8 ), 0,149 nm (9).

H El eodimio es uno de los más REE común. Contenido en la corteza terrestre 2.5. 10 -3% en masa, en agua de mar 9.2. 10 -6 mg/l. Junto con otros elementos de tierras raras del subgrupo del cerio, se encuentran en los minerales monacita, bestnasita (hasta un 20 % de Nd 2 O 3) y loparita.

Propiedades. Metal de neodimio gris claro; hasta 885 °C hay una modificación a con un hexágono. tipo de celosía La, a = 0,36579 nm, c = 1,17992 nm, z = 4, espacios. grupo P6 3 /tts; alta temperatura en forma de b-cúbica tipo a-Fe, a = 0.413 nm, z = 2, espacios. grupo Fm3m; DH transición a<=>b 3,0 kJ/mol; p.f. 1016 °C, pb 3027 °C; denso a-Nd 6,908 g/cm3, b-Nd 6,80 g/cm3; C0 p 27,42 JDmol K); DH 0 pl 7,15 kJ/mol; S 0 p298 71,68 JDmol. A); presión de vapor 4.50 . 10 -3 Pa (1016°C): temp. expansión lineal 6.7-10 ~ 6 K, p 6.43-10: 5 ohm-cm; paramagnético, magnético susceptibilidad +5.628 . 10 -3; por debajo de 20 K (punto Neel) - antiferromagnético; Dureza Brinell 350-450 MPa. Fácilmente susceptible de procesamiento mecánico en una atmósfera de Ar. El neodimio es más resistente a la oxidación del aire que el La, el Ce y el Pr, pero menos resistente que los elementos pesados ​​de tierras raras. Cuando se calienta en el aire, se oxida rápidamente con agua hirviendo. Reacciona con halógenos. N 2 , H 2 , especialmente cuando se calienta Solo los compuestos de Nd(III) son estables en medios acuosos Compuestos conocidos Nd(IY)-Cs 3 y Ba 2 (Ce,Nd) 2 O 6. Se obtuvieron dihaluros de NdX 2 .

Complejo estable Com. forma Nd(III) con ligandos polidentados (número de coordenadas 6-12). La formación de complejos con ligandos monodentados no es característica del neodimio.

Sesquioxide Nd 2 O 3 -Cristales de color violeta azulado con forma cúbica. celosía (a = 1,1140 nm, z = 16, espacios.grupo Ia3); hexágono conocido. modificaciones y i (a = 0,3831 nm, c = 0,6008 nm, z = 1, grupo espacial C3m); p.f. 2320 °C; denso 7,327 g/cm3; C0 p 111,3 JDmol. A); DH 0 arr - 1808.3 kJ / mol; S 0 298 158,5 JDmol. A); obtenido por descomposición de Nd (NO 3) 3, Nd 2 (C 2 O 4) 3 u otras sales en el aire, generalmente a 800-1000 ° C. La concentración permitida temporalmente en el aire del área de trabajo es de 6 mg/m 3 .

T r y f t o r y d NdF 3 - pálido ro h nuevos cristales con trígono. celosía (grupo espacial Р3С1, z = 6, para una configuración hexagonal a = 0.7030 nm, c = 0.7200 nm); p.f. 1377 °С, p.b. 2300 °C; C0 p 94,9 JDmol. A); DH 0 arr - 1679.0 kJ / mol; S 0 298 121,3 JDmol. A); recibir interacción. Nd 2 O 3 con gas HF a 700 °C, precipitación de sales de Nd (III) a partir de soluciones acuosas por acción de HF, térmica. descomposición de complejos de fluoroamonio a 400-500 °C en una atmósfera de Ar, N 2, etc.; utilizado para obtener neodimio metalotérmico puro. manera, como un componente de los materiales de fluoruro láser.

Tricloruro y d NdCl 3 - cristales higroscópicos de color rosa violeta con hexágono. red (a = 0,7381 nm, c = 0,4231 nm, z = 2, grupo espacial C6 3 /t); p.f. 758 °C, punto de ebullición 1690 °C; C0 p 99,24 JDmol. A); DH 0 arr - 1040.6 kJ / mol; S 0 298 153,0 JDmol. A); con HBr y HI se transforma fácilmente en los trihaluros correspondientes; forma hidratos; recibir interacción. mezclas de Cl 2 y CCl 4 con Nd 2 O 3 o Nd 2 (C 2 O 4) 3 por encima de 200 °C y otros métodos; NdCl 3 anhidro se utiliza para obtener neodimio metálico metalotérmico. camino. LD 50 4 g/kg (ratones, por vía subcutánea).

Recibo. Durante la separación de REE, el neodimio se concentra junto con los lantánidos ligeros y se libera junto con Pr; una mezcla de comp. Pr(III) y Nd(III) llamados. didim. El neodimio metálico se obtiene a partir de haluros anhidros por electrólisis de su masa fundida o por termofusión de calcio.