ניאודימיום, יסוד אדמה נדיר קסום

באסטנאזיט

ניאודימיום, מספר אטומי 60, משקל אטומי 144.24, עם תכולה של 0.00239% בקרום, קיים בעיקר במונאזיט ובבסטנזיט. ישנם שבעה איזוטופים של ניאודימיום בטבע:ניאודימיום142, 143, 144, 145, 146, 148 ו-150, כאשר ניאודימיום 142 מכיל את התכולה הגבוהה ביותר. עם לידתו שלפרסאודימיוםאֵלֵמֶנט,ניאודימיוםגם אלמנט צץ. הגעתו שלניאודימיוםהאלמנט הפעיל אתאדמה נדירהשדה, מילא תפקיד חשוב ב-אדמה נדירהשדה, ושלט עלאדמה נדירהשׁוּק.

הגילוי שלניאודימיום

קרל פון ולסבאך (1858-1929), מגלהניאודימיום

בשנת 1885, גילה הכימאי האוסטרי קרל אאור פון ולסבאךניאודימיוםבווינה. הוא נפרדניאודימיוםופרסאודימיוםמסימטריהניאודימיוםחומרים על ידי הפרדת אמוניום דיניטרט טטרה-הידרט גבישי מחומצה חנקתית, והפרידו אותם באמצעות אנליזה ספקטרלית. עם זאת, רק בשנת 1925 הם הופרדו בצורה טהורה יחסית.

מאז שנות ה-50, טוהר גבוה (מעל 99%)ניאודימיוםהושג בעיקר באמצעות תהליך חילופי יונים של מונאזיט. המתכת עצמה מתקבלת על ידי אלקטרוליזה של מלחי ההלידים שלה. כיום, רובניאודימיוםמופק מאבן בסטאן (Ce, La, Nd, Pr) CO3F ומטוהר באמצעות מיצוי ממסים. טיהור באמצעות חילוף יונים שמור להכנת אבן הטוהר הגבוהה ביותר (בדרך כלל >99.99%). בשל הקושי בהסרת העקבות הסופיות שלפרסאודימיוםבעידן הייצור המסתמך על טכנולוגיית התגבשות שלב אחר שלב, מוקדםניאודימיוםזכוכית שיוצרה בשנות ה-30 הייתה בגוון סגול או כתום טהור יותר מאשר גרסאות מודרניות.

מתכת ניאודימיום

מתכת ניאודימיוםיש לו ברק מתכתי כסוף בהיר, נקודת התכה של 1024 מעלות צלזיוס וצפיפות של 7.004 גרם/סמ"ק. יש לו פרמגנטיות.ניאודימיוםהוא אחד הפעילים ביותרמתכות אדמה נדירות, אשר מתחמצן במהירות ומתכהה באוויר, ויוצר שכבת תחמוצת אשר לאחר מכן מתקלפת וחושפת את המתכת לחמצון נוסף. לכן, סנטימטר בגודלניאודימיוםהדגימה מתחמצנת לחלוטין תוך שנה אחת. הגיבו לאט במים קרים ומהר במים חמים.

ניאודימיוםפריסה אלקטרונית

פריסה אלקטרונית:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f4

ביצועי הלייזר שלניאודימיוםנובע ממעבר של אלקטרונים מסלוליים של 4f בין רמות אנרגיה שונות. חומר לייזר זה נמצא בשימוש נרחב בתקשורת, אחסון מידע, טיפול רפואי, עיבוד מכני ותחומים אחרים. ביניהם,איטריום אלומיניוםגארנט Y3Al5O12:Nd (YAG:Nd) נמצא בשימוש נרחב בזכות ביצועיו המצוינים, וכן מסומם ב-Ndגדוליניום סקנדיוםגארנט גליום עם יעילות גבוהה יותר.

יישום שלניאודימיום 

המשתמש הגדול ביותר שלניאודימיוםהוא חומר מגנט קבוע עשוי מברזל ניאודימיום בורון. למגנטים עשוי מברזל ניאודימיום בורון יש מכפל אנרגיה מגנטי גבוה והם ידועים כ"מלך המגנטים הקבועים" העכשווי. הם נמצאים בשימוש נרחב בתעשיות כמו אלקטרוניקה ומכונות בשל ביצועיהם המצוינים. פרנסיס וול, פרופסור לכרייה יישומית בבית הספר לכרייה קומברן באוניברסיטת אקסטר בבריטניה, אמר: "מבחינת מגנטים, אין באמת תחרות עםניאודימיוםהפיתוח המוצלח של הספקטרומטר המגנטי אלפא מסמן כי התכונות המגנטיות השונות של מגנטים ניאודימיום ברזל בורון בסין הגיעו לרמות ברמה עולמית.

מגנט ניאודימיום על דיסק קשיח

ניאודימיוםניתן להשתמש בו לייצור קרמיקה, זכוכית סגולה בהירה, אבני אודם מלאכותיות בלייזרים וזכוכית מיוחדת שיכולה לסנן קרני אינפרא אדום. משמש יחד עםפרסאודימיוםלייצר משקפי מגן לעובדי ניפוח זכוכית.

הוספת 1.5% עד 2.5% ננותחמוצת ניאודימיוםחיבור לסגסוגות מגנזיום או אלומיניום יכול לשפר את הביצועים בטמפרטורה גבוהה, אטימות האוויר ועמידות בפני קורוזיה של הסגסוגת, והוא נמצא בשימוש נרחב כחומר לחלל.

ננומטראיטריום אלומיניוםגרנט מסומם עםתחמוצת ניאודימיוםמייצר קרני לייזר קצרות גל, הנמצאות בשימוש נרחב בתעשייה לריתוך וחיתוך חומרים דקים בעובי של פחות מ-10 מ"מ.

מוט לייזר Nd: YAG

בפרקטיקה הרפואית, ננואיטריום אלומיניוםלייזרים גרנט מסוממים עם ננותחמוצת ניאודימיום 99.9% טהורה גבוהה, מספר CAS: 1313-97-9 (epomaterial.com)משמשים במקום סכינים כירורגיות להסרת פצעים כירורגיים או חיטוי.

ניאודימיוםזכוכית מיוצרת על ידי הוספהתחמוצת ניאודימיוםלהמסת הזכוכית. בדרך כלל, לבנדר מופיע עלניאודימיוםזכוכית תחת אור שמש או תאורת ליבון, אך היא נראית כחולה בהיר תחת תאורת פלורסנט.ניאודימיוםניתן להשתמש בו לצביעת גוונים עדינים של זכוכית כגון סגול טהור, בורדו ואפור חם.

ניאודימיוםזְכוּכִית

עם התפתחות המדע והטכנולוגיה וההתרחבות וההרחבה של טכנולוגיית אדמה נדירה,ניאודימיוםיהיה מרחב ניצול רחב יותר.