जादुई दुर्लभ पृथ्वी तत्व: "स्थायी चुंबक का राजा" - नियोडिमियम

बस्तनासाइट

नियोडिमियम, परमाणु संख्या 60, परमाणु भार 144.24, क्रस्ट में 0.00239% की सामग्री के साथ, मुख्य रूप से मोनाजाइट और बास्टनेसाइट में मौजूद है। प्रकृति में नियोडिमियम के सात समस्थानिक हैं: नियोडिमियम 142, 143, 144, 145, 146, 148 और 150, जिनमें से नियोडिमियम 142 की सामग्री सबसे अधिक है। प्रेजोडायमियम के जन्म के साथ, नियोडिमियम अस्तित्व में आया। नियोडिमियम के आगमन ने दुर्लभ पृथ्वी क्षेत्र को सक्रिय किया और इसमें एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। और दुर्लभ पृथ्वी बाजार को प्रभावित करता है।

नियोडिमियम की खोज

कार्ल ओर्वॉन वेल्सबाक (1858-1929), नियोडिमियम के खोजकर्ता

1885 में ऑस्ट्रियाई रसायनज्ञ कार्ल ऑरवॉन वेल्सबाक कार्ल ऑयर वॉन वेल्सबाक ने वियना में नियोडिमियम की खोज की। उन्होंने नाइट्रिक एसिड से अमोनियम नाइट्रेट टेट्राहाइड्रेट को अलग करके और क्रिस्टलीकृत करके सममित नियोडिमियम पदार्थों से नियोडिमियम और प्रेजोडिमियम को अलग किया, और साथ ही स्पेक्ट्रल विश्लेषण द्वारा अलग किया, लेकिन इसे 1925 तक अपेक्षाकृत शुद्ध रूप में अलग नहीं किया गया था।

1950 के दशक से, उच्च शुद्धता वाला नियोडिमियम (99% से अधिक) मुख्य रूप से मोनाजाइट की आयन एक्सचेंज प्रक्रिया द्वारा प्राप्त किया गया था। धातु को इसके हलाइड नमक के इलेक्ट्रोलाइज़िंग द्वारा प्राप्त किया जाता है। वर्तमान में, अधिकांश नियोडिमियम को बस्ता नैथनाइट में (Ce,La,Nd,Pr)CO3F से निकाला जाता है और विलायक निष्कर्षण द्वारा शुद्ध किया जाता है। आयन एक्सचेंज शुद्धिकरण तैयारी के लिए उच्चतम शुद्धता (आमतौर पर 99.99% से अधिक) को सुरक्षित रखता है। क्योंकि उस युग में प्रेजोडियम के अंतिम निशान को हटाना मुश्किल है जब विनिर्माण चरण क्रिस्टलीकरण तकनीक पर निर्भर करता है, 1930 के दशक में निर्मित शुरुआती नियोडिमियम ग्लास में आधुनिक संस्करण की तुलना में अधिक शुद्ध बैंगनी रंग और अधिक लाल या नारंगी रंग होता है।

नियोडिमियम धातु

धात्विक नियोडिमियम में चमकदार चांदी जैसी धातुई चमक, 1024 डिग्री सेल्सियस का गलनांक, 7.004 ग्राम/सेमी का घनत्व और अनुचुंबकत्व होता है। नियोडिमियम सबसे सक्रिय दुर्लभ पृथ्वी धातुओं में से एक है, जो हवा में तेजी से ऑक्सीकरण करता है और काला हो जाता है, फिर एक ऑक्साइड परत बनाता है और फिर छील जाता है, जिससे धातु आगे ऑक्सीकरण के लिए उजागर होती है। इसलिए, एक सेंटीमीटर के आकार वाला नियोडिमियम नमूना एक वर्ष के भीतर पूरी तरह से ऑक्सीकृत हो जाता है। यह ठंडे पानी में धीरे-धीरे और गर्म पानी में तेजी से प्रतिक्रिया करता है।

नियोडिमियम इलेक्ट्रॉनिक विन्यास

इलेक्ट्रॉनिक विन्यास:

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

नियोडिमियम का लेजर प्रदर्शन विभिन्न ऊर्जा स्तरों के बीच 4f कक्षीय इलेक्ट्रॉनों के संक्रमण के कारण होता है। इस लेजर सामग्री का व्यापक रूप से संचार, सूचना भंडारण, चिकित्सा उपचार, मशीनिंग आदि में उपयोग किया जाता है। उनमें से, यट्रियम एल्यूमीनियम गार्नेट Y3Al5O12: Nd (YAG: Nd) का व्यापक रूप से उत्कृष्ट प्रदर्शन के साथ उपयोग किया जाता है, और एनडी-डॉप्ड गैडोलीनियम स्कैंडियम गैलियम गार्नेट उच्च दक्षता के साथ।

नियोडिमियम का अनुप्रयोग

नियोडिमियम का सबसे बड़ा उपयोगकर्ता NdFeB स्थायी चुंबक सामग्री है। NdFeB चुंबक को इसके उच्च चुंबकीय ऊर्जा उत्पाद के कारण "स्थायी चुंबकों का राजा" कहा जाता है। इसका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक्स, मशीनरी और अन्य उद्योगों में इसके उत्कृष्ट प्रदर्शन के लिए व्यापक रूप से किया जाता है। ब्रिटेन के एक्सेटर विश्वविद्यालय के कंबरलैंड स्कूल ऑफ माइनिंग में एप्लाइड माइनिंग के प्रोफेसर फ्रांसिस वॉल ने कहा: "चुंबक के मामले में, वास्तव में ऐसा कुछ भी नहीं है जो नियोडिमियम का मुकाबला कर सके। अल्फा मैग्नेटिक स्पेक्ट्रोमीटर के सफल विकास से संकेत मिलता है कि चीन में NdFeB चुंबकों के चुंबकीय गुण विश्व स्तर पर पहुंच गए हैं।

हार्ड डिस्क पर नियोडिमियम चुंबक

नियोडिमियम का उपयोग सिरेमिक, चमकीले बैंगनी रंग के ग्लास, लेजर में कृत्रिम रूबी और विशेष ग्लास बनाने के लिए किया जा सकता है जो अवरक्त किरणों को फ़िल्टर कर सकता है। ग्लास ब्लोअर के लिए चश्मे बनाने के लिए प्रेजोडियम के साथ मिलकर इसका उपयोग किया जाता है।

मैग्नीशियम या एल्यूमीनियम मिश्र धातु में 1.5% ~ 2.5% नैनो नियोडिमियम ऑक्साइड जोड़ने से मिश्र धातु के उच्च तापमान प्रदर्शन, वायु जकड़न और संक्षारण प्रतिरोध में सुधार हो सकता है, और इसका व्यापक रूप से विमानन के लिए एयरोस्पेस सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है।

नैनो-यिट्रियम एल्युमिनियम गार्नेट को नैनो-नियोडिमियम ऑक्साइड के साथ मिलाकर लघु-तरंग लेजर किरण उत्पन्न की जाती है, जिसका उपयोग उद्योग में 10 मिमी से कम मोटाई वाली पतली सामग्रियों को वेल्डिंग और काटने के लिए व्यापक रूप से किया जाता है।

एनडी:YAG लेजर रॉड

चिकित्सा उपचार में, नैनो नियोडिमियम ऑक्साइड के साथ डोप किए गए नैनो इट्रियम एल्यूमीनियम गार्नेट लेजर का उपयोग सर्जिकल चाकू के स्थान पर सर्जिकल घावों को हटाने या घावों को कीटाणुरहित करने के लिए किया जाता है।

नियोडिमियम ग्लास को ग्लास मेल्ट में नियोडिमियम ऑक्साइड मिलाकर बनाया जाता है। लैवेंडर आमतौर पर सूर्य के प्रकाश या तापदीप्त लैंप के नीचे नियोडिमियम ग्लास में दिखाई देता है, लेकिन फ्लोरोसेंट लैंप की रोशनी में हल्का नीला दिखाई देता है। नियोडिमियम का उपयोग ग्लास के नाजुक रंगों जैसे शुद्ध बैंगनी, वाइन लाल और गर्म ग्रे को रंगने के लिए किया जा सकता है।

नियोडिमियम ग्लास

विज्ञान और प्रौद्योगिकी के विकास और दुर्लभ पृथ्वी विज्ञान और प्रौद्योगिकी के विस्तार और विस्तार के साथ, नियोडिमियम का उपयोग अधिक व्यापक होगा