जादूई दुर्मिळ पृथ्वी घटक: "कायमस्वरूपी चुंबकाचा राजा" - निओडीमियम

बॅस्टनासाइट

निओडीमियम, अणुक्रमांक ६०, अणुवजन १४४.२४, कवचात ०.००२३९% सामग्री असलेले, प्रामुख्याने मोनाझाइट आणि बॅस्टनेसाइटमध्ये आढळते. निसर्गात निओडीमियमचे सात समस्थानिक आहेत: निओडीमियम १४२, १४३, १४४, १४५, १४६, १४८ आणि १५०, ज्यामध्ये निओडीमियम १४२ मध्ये सर्वाधिक सामग्री आहे. प्रासियोडीमियमच्या जन्मासह, निओडीमियम अस्तित्वात आले. निओडीमियमच्या आगमनाने दुर्मिळ पृथ्वी क्षेत्र सक्रिय केले आणि त्यात महत्त्वाची भूमिका बजावली. आणि दुर्मिळ पृथ्वी बाजारपेठेवर प्रभाव पाडते.

निओडीमियमचा शोध

कार्ल ऑर्वन वेल्सबाख (१८५८-१९२९), निओडायमियमचा शोधकर्ता

१८८५ मध्ये, ऑस्ट्रियन रसायनशास्त्रज्ञ कार्ल ऑरव्हॉन वेल्सबाख यांनी व्हिएन्ना येथे निओडायमियम शोधून काढले. त्यांनी नायट्रिक आम्लापासून अमोनियम नायट्रेट टेट्राहायड्रेट वेगळे करून आणि स्फटिकीकरण करून निओडायमियम आणि प्रासियोडायमियम वेगळे केले आणि त्याच वेळी वर्णक्रमीय विश्लेषणाद्वारे वेगळे केले, परंतु ते १९२५ पर्यंत तुलनेने शुद्ध स्वरूपात वेगळे झाले नाही.

१९५० पासून, उच्च शुद्धता असलेले निओडीमियम (९९% पेक्षा जास्त) प्रामुख्याने मोनाझाइटच्या आयन एक्सचेंज प्रक्रियेद्वारे मिळवले जात होते. धातू स्वतः त्याच्या हॅलाइड मीठाचे इलेक्ट्रोलायझेशन करून मिळवले जाते. सध्या, बहुतेक निओडीमियम बस्ता नॅथनाइटमधील (Ce,La,Nd,Pr)CO3F पासून काढले जाते आणि सॉल्व्हेंट एक्सट्रॅक्शनद्वारे शुद्ध केले जाते. आयन एक्सचेंज शुद्धीकरण तयारीसाठी सर्वोच्च शुद्धता (सामान्यतः > ९९.९९%) राखून ठेवते. उत्पादन स्टेप क्रिस्टलायझेशन तंत्रज्ञानावर अवलंबून असलेल्या युगात प्रेसियोडीमियमचा शेवटचा ट्रेस काढणे कठीण असल्याने, १९३० च्या दशकात उत्पादित केलेल्या सुरुवातीच्या निओडीमियम ग्लासमध्ये आधुनिक आवृत्तीपेक्षा शुद्ध जांभळा रंग आणि अधिक लाल किंवा नारिंगी रंगाचा टोन होता.

निओडीमियम धातू

धातूच्या निओडीमियममध्ये चमकदार चांदीचा धातूचा चमक, वितळण्याचा बिंदू १०२४°C, घनता ७.००४ ग्रॅम/सेमी, आणि पॅरामॅग्नेटिझम आहे. निओडीमियम हा सर्वात सक्रिय दुर्मिळ पृथ्वी धातूंपैकी एक आहे, जो हवेत वेगाने ऑक्सिडायझेशन आणि गडद होतो, नंतर ऑक्साईड थर तयार करतो आणि नंतर सोलतो, ज्यामुळे धातूला पुढील ऑक्सिडायझेशनचा सामना करावा लागतो. म्हणून, एक सेंटीमीटर आकाराचा निओडीमियम नमुना एका वर्षाच्या आत पूर्णपणे ऑक्सिडायझेशन होतो. तो थंड पाण्यात हळूहळू आणि गरम पाण्यात लवकर प्रतिक्रिया देतो.

निओडीमियम इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फिगरेशन

इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फिगरेशन:

१एस२ २एस२ २पी६ ३एस२ ३पी६ ४एस२ ३डी१० ४पी६ ५एस२ ४डी१० ५पी६ ६एस२ ४एफ४

निओडीमियमची लेसर कार्यक्षमता वेगवेगळ्या ऊर्जा पातळींमधील 4f ऑर्बिटल इलेक्ट्रॉनच्या संक्रमणामुळे होते. हे लेसर मटेरियल संप्रेषण, माहिती साठवणूक, वैद्यकीय उपचार, मशीनिंग इत्यादींमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. त्यापैकी, यट्रियम अॅल्युमिनियम गार्नेट Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) उत्कृष्ट कामगिरीसह मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते आणि उच्च कार्यक्षमतेसह Nd-डोपेड गॅडोलिनियम स्कॅन्डियम गॅलियम गार्नेट वापरले जाते.

निओडीमियमचा वापर

निओडायमियमचा सर्वात मोठा वापरकर्ता म्हणजे NdFeB स्थायी चुंबक पदार्थ. उच्च चुंबकीय ऊर्जा उत्पादनामुळे NdFeB चुंबकाला "स्थायी चुंबकांचा राजा" म्हटले जाते. त्याच्या उत्कृष्ट कामगिरीसाठी ते इलेक्ट्रॉनिक्स, यंत्रसामग्री आणि इतर उद्योगांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. यूकेच्या एक्सेटर विद्यापीठातील कंबरलँड स्कूल ऑफ मायनिंग येथील उपयोजित खाणकामाचे प्राध्यापक फ्रान्सिस वॉल म्हणाले: "चुंबकांच्या बाबतीत, निओडायमियमशी स्पर्धा करू शकणारे खरोखर काहीही नाही. अल्फा मॅग्नेटिक स्पेक्ट्रोमीटरच्या यशस्वी विकासावरून असे दिसून येते की चीनमधील NdFeB चुंबकांचे चुंबकीय गुणधर्म जागतिक दर्जाच्या पातळीवर पोहोचले आहेत.

हार्ड डिस्कवर निओडीमियम चुंबक

निओडीमियमचा वापर सिरेमिक, चमकदार जांभळा काच, लेसरमध्ये कृत्रिम माणिक आणि इन्फ्रारेड किरणांना फिल्टर करू शकणारे विशेष काच बनवण्यासाठी केला जाऊ शकतो. काचेच्या ब्लोअरसाठी गॉगल बनवण्यासाठी प्रासियोडीमियमसोबत वापरला जातो.

मॅग्नेशियम किंवा अॅल्युमिनियम मिश्रधातूमध्ये १.५%~२.५% नॅनो निओडायमियम ऑक्साईड जोडल्याने मिश्रधातूची उच्च तापमान कार्यक्षमता, हवेची घट्टपणा आणि गंज प्रतिकारशक्ती सुधारू शकते आणि ते विमान वाहतुकीसाठी एरोस्पेस सामग्री म्हणून मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते.

नॅनो-यट्रियम अॅल्युमिनियम गार्नेट नॅनो-नियोडायमियम ऑक्साईडसह डोप केलेले शॉर्ट-वेव्ह लेसर बीम तयार करते, जे उद्योगात 10 मिमीपेक्षा कमी जाडी असलेल्या पातळ पदार्थांना वेल्डिंग आणि कापण्यासाठी मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते.

एनडी: YAG लेसर रॉड

वैद्यकीय उपचारांमध्ये, नॅनो यट्रियम अॅल्युमिनियम गार्नेट लेसरचा वापर नॅनो निओडायमियम ऑक्साईडसह डोप केलेल्या शस्त्रक्रियेच्या जखमा काढून टाकण्यासाठी किंवा शस्त्रक्रियेच्या चाकूंऐवजी जखमा निर्जंतुक करण्यासाठी केला जातो.

निओडीमियम काच काचेच्या वितळण्यामध्ये निओडीमियम ऑक्साईड घालून बनवला जातो. लैव्हेंडर सामान्यतः सूर्यप्रकाशात किंवा इनॅन्डेन्सेंट दिव्याखाली निओडीमियम काचेमध्ये दिसतो, परंतु फ्लोरोसेंट दिव्याच्या प्रकाशात हलका निळा दिसतो. निओडीमियमचा वापर शुद्ध जांभळा, वाईन लाल आणि उबदार राखाडी अशा काचेच्या नाजूक छटा रंगविण्यासाठी केला जाऊ शकतो.

निओडीमियम काच

विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाच्या विकासासह आणि दुर्मिळ पृथ्वी विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाच्या विस्तारासह, निओडीमियमचा वापर अधिक व्यापक होईल.