Struktur neodimium, sifat, penggunaan

Dia Neodymium Ini adalah logam yang termasuk dalam seri lantanida, dari tanah jarang, yang simbol kimianya dan (tidak mengacaukan NB, niobium). Itu adalah salah satu logam lanthanid yang paling reaktif dan berlimpah, berada di kerak bumi dengan kelimpahan yang dekat dengan timbal timah.

Neodymium berada dalam kelompok lantanida yang paling menarik dan praktis. Seperti rekan -rekan mereka yang lain, membentuk senyawa yang menunjukkan warna merah muda atau ungu, yang dapat mewarnai kacamata dan keramik yang peka terhadap sumber cahaya insiden; yaitu, mereka berubah warna tergantung pada cahaya mana yang menerangi mereka.

Sampel neodymium logam disimpan dalam ampul kaca. Sumber: Gambar Hi-Res Elements Ofkimia/CC oleh (https: // CreateVecommons.Org/lisensi/oleh/3.0)

Kami memiliki sampel neododymium logam. Itu harus tetap disimpan di bawah atmosfer lembam, jika tidak, ia dengan cepat dikorosi oleh aksi oksigen. Neodymium sendiri bukanlah logam yang menonjol, seperti halnya tembaga atau emas; Namun, paduan dan kristal campuran mereka memiliki dampak teknologi yang sangat besar.

Dalam hal ini, neodymium identik dengan magnet, karena magnet neodymium yang terkenal, yang merupakan yang paling kuat yang pernah dibuat. Ini terdiri dari paduan ND-FE-B, yang sifat fisiknya sangat mirip dengan keramik, dan yang menempati tempat penting dalam simfin peralatan elektronik.

Di sisi lain, tidak hanya magnet neodymium yang diketahui, tetapi juga laser mereka, ditandai dengan balok kehijauan dan cerah mereka. Laser dengan kristal campuran dengan atom neodymium memiliki aplikasi yang beragam: dari penyembuhan luka superfisial, untuk memicu reaksi fusi.

[TOC]

Penemuan

Penemuan neodymium dimulai dengan didimio, campuran oksida atau garam lantanid yang pada abad kesembilan belas keliru dianggap sebagai elemen.

Pada tahun 1885, ahli kimia Austria Carl Auer von Welsbach, mencari dan mengelola metode untuk membiayai didimio, yang pada saat itu, dan berkat analisis spektroskopi, sifat kompositnya sudah diketahui.

Carl Welsbach menyelesaikan misinya setelah kristalisasi fraksional ganda nitrat dan garam amonium, diperoleh dari logam yang ada di didimio: neodymium dan praseodimium.

Garam neodymium berwarna merah muda, sedangkan prseodimium, berwarna kehijauan. Namanya, 'Neodimio', yang berarti 'kembar baru', berasal dari 'pengajaran', karena itu adalah fraksi paling banyak dari didimio yang ia kerjakan.

Itu dapat melayani Anda: asam indolaletat: struktur, sifat, mendapatkan, menggunakan

Struktur kimia neodymium

Atom Neodymium, ND, berinteraksi kuat satu sama lain melalui tautan logam. Kekuatan ini, bersama -sama dengan jari -jari atom ND, dan mode pengemasannya dalam tiga dimensi, diakhiri dengan mengatur struktur heksagonal heksagonal kompak (DHCP); bentuk alotropik yang paling stabil dan padat.

Namun, ketika kristal logam DHCP memanas pada suhu mendekati 863 ºC, neodymium mengalami transisi fase: strukturnya ditransformasikan menjadi kubik yang berpusat di tubuh (BCC), yang kurang padat. Oleh karena itu, neodymium dapat ada sebagai dua bentuk alotropik: DHCP dan BCC.

Konfigurasi elektronik

Konfigurasi Neodymium Elektronik

Konfigurasi elektronik yang disingkat untuk neodymium adalah sebagai berikut:

[Xe] 6s² 4f⁴

Menjadi justru elemen keempat dari seri lantanida, pengisian elektronik orbital 4F -nya tidak bertentangan dengan urutan yang diharapkan dan ditetapkan oleh prinsip Aufbau.

Sifat neodimium

Penampilan fisik

Perak dan logam cerah, kekerasan yang relatif lunak dan cukup besar, sebanding dengan besi. Saat Anda memukulnya, itu memancarkan tintineo yang mengingatnya dari perunggu.

Nomor atom

60

Masa molar

144.242 g/mol

Titik lebur

1024 ºC

Titik didih

3074 ºC

Kepadatan

Pada suhu kamar: 7.01 g/cm³

Tepat di titik leleh: 6.89 g/cm³

Keadaan oksidasi

Neodymium dapat berpartisipasi dalam senyawanya dengan keadaan oksidasi 0 (ND⁰, dalam paduan), +1 (nd⁺), +2 (nd²⁺), +3 (nd³⁺) dan +4 (nd⁴⁺), Menjadi +3 menjadi yang paling stabil dan umum dari semuanya, seperti halnya lantanid lainnya.

Elektronegativitas

1.14 pada skala Pauling.

Energi ionisasi

Pertama: 533.1 kJ/mol (nd⁺ gas)

Kedua: 1040 kJ/mol (ND²⁺ gas)

Ketiga: 2130 kJ/mol (ND³⁺ gas)

Urutan magnetik

Paramagnetik. Itu nyaris tidak tertarik dengan magnet. Namun, ketika Anda diwarisi dengan atom besi dan boron, ia memperoleh saturasi magnetik; yaitu, mencapai keadaan maksimum magnetisasi, jadi itu akan menjadi magnet yang kuat.

Pada suhu di bawah 20 K neodymium menjadi bahan antiferromagnetik.

Reaktivitas dan senyawa

Neodymium adalah salah satu logam paling reaktif dari seri lantanida. Itu harus disimpan di luar jangkauan oksigen, karena menjalankan permukaannya dengan cepat, karena oksida yang dihasilkan rusak tanpa mampu melindungi bagian dalam logam dari oksidasi berikutnya:

Dapat melayani Anda: elektrolit lemah: konsep, karakteristik, contoh

4 nd + 3 o₂ → 2 nd₂SALAH SATU₃

Oksidasi ini berakselerasi pada 150 ºC, membakar neodymium dengan intensitas.

Tidak hanya bereaksi dengan cepat dengan oksigen, tetapi juga dengan zat asam, seperti asam klorida, untuk melepaskan hidrogen dan menghasilkan garam neodymium:

2 nd + 6 hcl → 2 ndcl₃ + 3 h₂

Larutan senyawa neodymium menunjukkan warna merah muda, karakteristik yang juga terlihat di erbio, lantanid lain. Namun, ketika mereka diterangi dengan lampu lampu neon, mereka berubah kuning. CATATAN Misalnya gambar yang lebih rendah:

a) larutan sulfat, nitrat dan neodymium klorida (iii) di bawah sinar matahari; b) solusi yang sama tetapi diterangi dengan lampu fluorescent ringkas. Sumber: w. Oelen/CC BY-SA (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0)

Solusi berair dari garam ND₂(SW₄)₃, ND (tidak₃)₃ dan ndcl₃ Mereka merah muda atau ungu jika menyerap sinar matahari; Tapi kekuningan atau bahkan tidak berwarna (lihat larutan nitrat) ketika mereka diterangi dengan sumber cahaya lain, seperti lampu fluoresen kompak.

Fenomena ini disebabkan oleh transisi elektronik F-F, yang pita penyerapannya berinteraksi dengan cahaya yang diiradiasi.

Memperoleh

Neodymium ditemukan di batuan beku korteks bumi yang mengintegrasikan banyak mineral di mana lanthanides mendominasi. Di antara mineral ini, Bastnasite dan monakit menonjol, yang termasuk semua keluarga atau varian mereka mengandung sekitar 10-18% dari neodymium yang dapat dieksploitasi. Oleh karena itu, Bastnasita dan monakit adalah sumber mineralog utamanya.

Ion nd³⁺ Mereka harus dipisahkan dari matriks yang terdiri dari lanthanide oxide lainnya dan pengotor lainnya. Untuk melakukan ini, teknik kromatografi pertukaran ion dan ekstraksi cair-cair digunakan.

Melakukan ini, dan tergantung pada proses yang dipilih, ion neodymium diperoleh sebagai oksida mereka atau salah satu halida (ndx₃).

Oksida, dan₂SALAH SATU₃, Ini dapat dikurangi dengan natrium logam dengan adanya kalsium klorida, seperti yang ditunjukkan dalam persamaan kimia berikut:

Nd₂SALAH SATU₃ + 3 CACL₂+ 6 NA → 2 ND + 3 CAO + 6 NaCl

Di sisi lain, NDCL₃ Dapat direduksi menjadi neodymium logam dengan elektrolisis, atau dengan reduksi metalotermal menggunakan kalsium sebagai zat pereduksi.

Penggunaan/Aplikasi

Fotografi

Kaca Neodymium -Gifted digunakan sebagai filter kuning di kamera.

Keramik

Umbi dibuat dengan kaca neodymium dan diterangi oleh sumber cahaya yang berbeda. Sumber: Scientific29/CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0)

Penjualan atau neodymium oksida digunakan sebagai aditif untuk menyediakan kaca atau warna ungu untuk kaca. Di sisi lain, kacamata Neodymium juga memiliki kekhasan, seperti yang disebutkan sebelumnya, untuk menunjukkan warna yang berbeda tergantung pada cahaya insiden, seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini:

Dapat melayani Anda: Persamaan Arrhenius

Di sebelah kiri, bohlam menunjukkan warna kebiruan di bawah cahaya neon; Saat berada di sebelah kanan, itu berubah dalam warna merah muda di bawah cahaya pijar.

Di sisi lain, lampu doping neodymium juga memiliki karakteristik memancarkan lampu yang lebih pintar, karena mereka menyerap emisi kekuningan.

Kacamata pengelasan

Kacamata tukang las mengandung neodymium, yang menyerap emisi natrium yang intens, sehingga menghilangkan kilatan kuning pijar.

Laser

Anda direproduksi dengan laser nd-yag ditandai dengan warna hijau yang menarik. Sumber: Giorgio Brida dari Torino, Italia/CC oleh (https: // createveCommons.Org/lisensi/oleh/2.0)

Neodymium oksida digunakan untuk melengkapi kaca yang digunakan dalam konstruksi kekuatan tinggi, mampu memulai reaksi merger.

Balok laser neodymium lainnya, seperti ND: YAG (Neodymium-Gray dari Ititrium dan Aluminium) telah digunakan untuk pengobatan kanker kulit, penghilangan rambut tubuh, dan pemotongan atau pengeboran baja.

Magnet

Bola magnet neodymium ditetapkan untuk magnetisasi permanen dan kuatnya. Sumber: © Nevit Dilmen/CC BY-SA (https: // CreationCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0)

Nd-fe-b (nd₂Keyakinan₁₄B) dan magnetisasi tinggi, digunakan untuk membuat magnet yang kuat. Ini adalah magnet par excellence, karena mereka adalah yang paling kuat yang pernah dibangun. Namun, beberapa kelemahan memiliki: dalam bentuk yang paling murni mereka kehilangan sifat magnetiknya pada suhu tinggi, dan mereka mudah terkorosi dan retak.

Untuk menyelesaikan ketidaknyamanan ini. Dengan demikian, magnet neodymium digunakan dalam generator listrik untuk turbin angin dan angin, peralatan medis, mainan, ponsel, mikrofon, gitar listrik, dll.

Magnet neodimium terdiri dari paduan ND-FE-B, yang juga mengandung aditif lainnya, menjadi bagian dari mereka logam tanah jarang lainnya. Kekuatan yang mereka tarik begitu, sehingga dimungkinkan untuk mengumpulkan mereka untuk membuat angka yang berbeda, seperti silinder gambar di atas.

Juga, magnet ini berfungsi sebagai hobi bagi mereka yang ingin membuktikan kekuatan ketertarikan mereka antara dua objek, mengamati bagaimana mereka menghancurkannya dalam proses. Lihat misalnya video berikut:

Bergantung pada ukuran, komposisi, dan suhu, magnet ini bahkan bisa berbahaya, karena mereka akan menarik benda -benda besar ke arah mereka yang bisa mengenai seseorang.

Referensi

1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia anorganik. (edisi keempat). MC Graw Hill.
2. Para editor Eeritlopaedia Britannica. (2020). Neodymium. Dipulihkan dari: Britannica.com
3. Wikipedia. (2020). Neodymium. Diperoleh dari: di.Wikipedia.org
4. Mohammad Reza Ganjali et al. (2016). Penurunan seri Lanthanides dengan berbagai metode analitik. Ilmiah.
5. Kata. Doug Stewart. (2020). Fakta Elemen Neodymium. Pulih dari: chemicool.com
6. Sharma, r.KE. (1987). Proses produksi neodymium. Jom 39, 33-37. doi.org/10.1007/BF03259468