Неодим

60 Празеодим ← Неодим → Прометий Nd ↓ U 60Nd
Внешний вид простого вещества
Серебристо-белый металл с золотистым оттенком
Свойства атома
Имя, символ, номер	Неоди́м/Neodymium (Nd), 60
Атомная масса (молярная масса)	144,24 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
Теплота плавления	7,1 кДж/моль
Теплота испарения	289 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	27,42 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)

60	Неодим
Nd 144,24
4f46s2

Неоди́м — химический элемент, редкоземельный металл серебристо-белого цвета с золотистым оттенком. Относится к группе лантаноидов. Легко окисляется на воздухе.

История

Неодим был открыт в 1885 году австрийским химиком Карлом Ауэром фон Вельсбахом. Он разделил редкоземельный металл, ранее известный как дидим и считавшийся одним элементом, на неодим и празеодим. Но извлечение неодима в чистом виде произошло лишь в 1925 году.

Происхождение названия

Название «неодим» представляет собой слияние двух греческих слов νέος «новый» и δίδυμος «близнец».

Нахождение в природе

Подробнее по этой теме см.: Редкоземельные элементы.

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

Месторождения

Неодим входит в состав лантаноидов, месторождения которых находятся в России, США, Казахстане, Украине, Австралии, Бразилии, Индии, Скандинавии. Но основным производителем, а также экспортёром неодима является Китай. Если общая сырьевая база редкоземельных элементов в мире составляет примерно 100 млн т, то на долю КНР приходится до 52 млн тонн. Китай поставляет 92—94 % мировых объёмов редкоземельных элементов.

Получение

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.

Цены

Цены на неодим чистотой 99—99,9 % составляют около 110 долларов США 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 настоящее время наблюдается снижение цен на неодим и диспрозий.

Применение

Неодим — один из наиболее широко применяемых материалов из лантаноидов наряду с самарием, церием, лантаном и др. Очень важными областями применения неодима являются:

• легирование специальных конструкционных сплавов и сталей (модифицирование высококачественных сталей), неодим в виде добавки 1,5 % в полтора раза увеличивает прочность чистого титана и потому служит для его легирования.
• производство мощных постоянных магнитов (неодим-иттрий-кобальт, неодим-железо-бор),
• производство цветного стекла (фиолетовое неодимовое стекло) и лазерных материалов (длина волны 1063 нм — инфракрасное излучение).

Применяется материал и в сельском хозяйстве (обработка семян с целью ускорения всхожести, урожайности).

Неодим способен резко повышать прочность термоэлектрических материалов на основе теллуридов и селенидов висмута и сурьмы и повышать 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 расширения.

Фторид неодима применяется для получения высококачественного стекловолокна для волоконной оптики.

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

Изотопы

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 природной смеси. 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 известны 29 искусственных радиоизотопов неодима с массовым числом в диапазоне от 124 до 161, которые также имеют 13 метастабильных состояний.

Ссылки

• Неодим на Webelements
• Неодим в Популярной библиотеке химических элементов
• Неодим — статья из химической энциклопедии