Что такое неодим и почему он так важен для современных технологий. Каковы основные области применения неодима. Как получают и производят неодим. Какими уникальными свойствами обладает этот редкоземельный металл. Почему неодимовые магниты считаются самыми мощными.
Что представляет собой неодим и как его открыли
Неодим — это химический элемент с атомным номером 60, относящийся к группе лантаноидов. Это мягкий серебристо-белый металл с легким золотистым оттенком. Неодим был открыт в 1885 году австрийским химиком Карлом Ауэром фон Вельсбахом, который разделил ранее известный элемент дидим на два новых — неодим и празеодим.
Название «неодим» происходит от греческих слов «νέος» (новый) и «δίδυμος» (близнец), что отражает историю его открытия. В чистом виде неодим удалось получить только в 1925 году. Это редкоземельный металл, который легко окисляется на воздухе, образуя защитную оксидную пленку.
Уникальные физические и химические свойства неодима
Неодим обладает рядом интересных свойств, которые определяют его широкое применение:

- Атомная масса — 144,24 а.е.м.
- Плотность — 7,007 г/см³
- Температура плавления — 1021°C
- Температура кипения — 3068°C
- Обладает высокой электропроводностью
- Парамагнетик, но в сплавах проявляет сильные магнитные свойства
- Легко окисляется на воздухе, образуя защитную оксидную пленку
- Реагирует с водой, выделяя водород
- Растворяется в разбавленных кислотах
Важной особенностью неодима является его способность образовывать мощные постоянные магниты в сплавах с другими металлами. Это свойство лежит в основе производства сверхсильных неодимовых магнитов.
Как получают и производят неодим
Получение чистого неодима — сложный многоступенчатый процесс. Основные этапы включают:
- Добыча руд, содержащих редкоземельные элементы (бастнезит, монацит и др.)
- Обогащение руды и получение концентрата редкоземельных элементов
- Разделение редкоземельных элементов методами ионного обмена или жидкостной экстракции
- Получение соединений неодима (оксиды, хлориды, фториды)
- Восстановление соединений до металлического неодима
Металлический неодим получают электролизом расплавленных солей (хлоридов или фторидов) при температуре около 1000°C. Также применяется металлотермическое восстановление оксида неодима кальцием. Чистота получаемого металла может достигать 99,99%.

Основные области применения неодима
Благодаря своим уникальным свойствам неодим нашел широкое применение в различных областях:
Производство мощных постоянных магнитов
Это одно из важнейших применений неодима. Магниты из сплавов неодим-железо-бор (Nd2Fe14B) являются самыми мощными из известных постоянных магнитов. Они используются в:
- Электродвигателях и генераторах
- Жестких дисках компьютеров
- Динамиках и наушниках
- МРТ-аппаратах
- Ветрогенераторах
Легирование сплавов
Добавление неодима улучшает свойства многих сплавов:
- Повышает прочность титановых сплавов
- Улучшает свойства магниевых сплавов
- Модифицирует структуру высококачественных сталей
Производство лазеров
Неодимовое стекло и кристаллы, легированные неодимом, используются для создания мощных лазеров с длиной волны 1064 нм. Они применяются в промышленности, медицине, научных исследованиях.
Производство цветного стекла
Оксид неодима придает стеклу красивый фиолетовый оттенок. Неодимовое стекло используется в производстве оптики и декоративных изделий.

Неодимовые магниты — самые мощные постоянные магниты
Неодимовые магниты, созданные в 1982 году, произвели революцию в области производства постоянных магнитов. Они обладают рекордными магнитными характеристиками:
- Остаточная магнитная индукция до 1,4 Тл
- Коэрцитивная сила до 1000 кА/м
- Максимальное энергетическое произведение до 400 кДж/м³
Это позволяет создавать очень компактные и мощные магнитные системы. Неодимовый магнит размером с монету может удерживать груз в несколько килограммов.
Роль неодима в современной электронике
Неодим играет важную роль в производстве современной электроники:
- Неодимовые магниты используются в жестких дисках компьютеров, обеспечивая высокую плотность записи
- Динамики и микрофоны с неодимовыми магнитами отличаются компактностью и высоким качеством звука
- Неодимовые лазеры применяются в оптических приводах
- Добавки неодима улучшают свойства магнитных материалов для записи информации
Без неодима было бы невозможно создание многих современных миниатюрных электронных устройств.

Применение неодима в медицине
В медицине неодим находит следующие применения:
- Мощные неодимовые магниты используются в аппаратах магнитно-резонансной томографии
- Неодимовые лазеры применяются в офтальмологии и дерматологии
- Радиоактивный изотоп неодим-147 используется в радиоизотопной диагностике
- Соединения неодима входят в состав некоторых контрастных веществ для МРТ
Исследуется возможность применения наночастиц оксида неодима для адресной доставки лекарств.
Экологические аспекты добычи и применения неодима
Добыча и переработка руд, содержащих неодим, сопряжена с рядом экологических проблем:
- Образование большого количества отходов при обогащении руды
- Использование агрессивных химических реагентов
- Потребление значительных энергоресурсов
- Риск радиоактивного загрязнения (руды часто содержат торий и уран)
В то же время, применение неодимовых магнитов в ветрогенераторах и электромобилях способствует развитию «зеленой» энергетики. Ведутся исследования по разработке более экологичных методов добычи и переработки редкоземельных элементов.

Перспективы применения неодима в будущем
Спрос на неодим и другие редкоземельные элементы продолжает расти. Перспективные направления применения включают:
- Развитие технологий постоянных магнитов с улучшенными характеристиками
- Создание новых типов аккумуляторов и топливных элементов
- Применение в квантовых компьютерах и спинтронике
- Разработка новых катализаторов для химической промышленности
- Использование в технологиях 3D-печати металлами
Неодим останется одним из ключевых элементов для развития высокотехнологичных отраслей промышленности в обозримом будущем.
Неодим
Неодим | |
---|---|
Атомный номер | 60 |
Внешний вид простого вещества | Серебристо-белый металл с золотистым оттенком |
Свойства атома | |
Атомная масса (молярная масса) |
144,24 а. е. м. (г/моль) |
Радиус атома | 182 пм |
Энергия ионизации (первый электрон) |
531,5(5,51) кДж/моль (эВ) |
Электронная конфигурация | [Xe] 4f4 6s2 |
Химические свойства | |
Ковалентный радиус | 184 пм |
Радиус иона | 99,(+3e) 5 пм |
Электроотрицательность (по Полингу) |
1,14 |
Электродный потенциал |
Nd←Nd3+ −2,32В Nd←Nd2+ −2,2В |
Степени окисления | 3 |
Термодинамические свойства простого вещества | |
Плотность | 7,007 г/см³ |
Молярная теплоёмкость | 27,42 Дж/(K·моль) |
Теплопроводность | (16,5) Вт/(м·K) |
Температура плавления | 1294 K |
Теплота плавления | 7,1 кДж/моль |
Температура кипения | 3341 K |
Теплота испарения | 289 кДж/моль |
Молярный объём | 20,6 см³/моль |
Кристаллическая решётка простого вещества | |
Структура решётки | гексагональная |
Параметры решётки | 3,660 Å |
Отношение c/a | 1,614 |
Температура Дебая | n/a K |
Nd | 60 |
144,24 | |
[Xe]4f46s2 | |
Неодим |
Неодим — химический элемент, редкоземельный металл серебристо-белого цвета с золотистым оттенком. Относится к группе лантаноидов. Легко окисляется на воздухе.
Неодим был открыт в 1885 году австрийским химиком Карлом Ауэром фон Вельсбахом (Carl Auer von Welsbach). 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».
Получение
При разделении редкоземельных элементов неодим концентрируется вместе с легкими лантаноидами и выделяется вместе с празеодимом. Дальнейшее разделение проводят методами ионной хроматографии или экстракции. Металлический неодим получают электролизом расплава хлорида или фторида неодима NdF
Неодим при разделении РЗЭ 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 °С и катодной плотности тока 4,7 А/см2; материал анода и катода — графит.
Цены
Цены на неодим чистотой 99-99,9 % составляют от 2 до 5 долл. за 1 грамм 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, в связи с мировым кризисом, цены на редкоземельные металлы на основных рынках (Китай, Япония, США) неуклонно снижаются.
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 способнен 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).
Биологическая роль
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, насколько это известно, 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.
Неодим металлический — ООО «ВИРС»
Формула |
Номер cas |
Страна происхождения |
Дата производства |
Nd |
7440-00-8 |
Китай |
|
Фасовка: 50 кг барабаны (масса нетто)
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).
Химический состав
Содержание Неодима |
> 99.5% MIN |
Номер партии |
|
Состав примесей с содержанием рения |
% |
Состав примесей без содержания рения |
% |
La |
<0. |
Fe |
0.118 |
Ce |
<0.03 |
Al |
0.023 |
Pr |
0.057 |
Si |
<0.01 |
Nd |
<99.5% |
Mo |
0.014 |
Sm |
<0.01 |
Ca |
<0.01 |
Gd |
<0.01 |
Mg |
<0.01 |
Dy |
<0.01 |
O |
0.019 |
|
|
C |
0.021 |
Применение
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
Неодим — Американское химическое общество
- Вы здесь:
- СКУД
- Зеленая химия
- Исследовательская работа
- Исчезающие элементы
- неодим
Зеленая химия
- Меню
- Что такое зеленая химия
- Примеры зеленой химии
- История зеленой химии
- Новости зеленой химии
- Принципы дизайна
- Буклет с принципами проектирования
- 12 принципов зеленой химии
- 12 принципов зеленой инженерии
- Сандестинская декларация: 9 принципов зеленой инженерии
- Круглые столы
- Фармацевтический круглый стол
- Круглый стол по нефтепромысловой химии
- Круглый стол составителей рецептур
- Круглый стол производителей химической продукции
- Круглый стол по лидерству в области биохимических технологий
- Зачем участвовать в круглом столе?
- Исследовательская работа
- Аналитическая химия
- Химические вещества на биологической основе
- Катализ
- Исчезающие элементы
- Зеленая химия и инженерные показатели
- Технологический инжиниринг
- Рациональный молекулярный дизайн для снижения токсичности
- Растворители
- Отходы к химикатам
- Инструменты исследования
- Студенты и преподаватели
- Образовательные ресурсы
- Академические программы
- Дорожная карта образования
- Разработка модуля
- Студенческие отделения
- Студенческие мастерские
- Летняя школа зеленой химии
- Институт зеленой химии
- Персонал ИГС
- Консультативный совет
- ACS GCI в прессе
- Блог
- Что такое зеленая химия
Неодимовые магниты | Сильнейший редкоземельный магнит
Что такое неодимовые магниты и действительно ли они самые сильные?
Неодим представляет собой серебристо-белый металл, быстро тускнеющий на воздухе. Так как же это самый сильный магнит в мире? В одиночку это не так, но когда он в сплаве с железом и бором, он становится в 10 раз прочнее, чем все другие ферритовые, керамические или альнико магниты того же размера. Это открытие в 1983 привело к миниатюризации многих электронных устройств, таких как мобильные телефоны, микрофоны, громкоговорители и электронные музыкальные инструменты.
Насколько сильны неодимовые магниты?
Неодимовые магниты являются самыми мощными коммерчески производимыми промышленными магнитами на рынке. Один магнит Neo весом всего в несколько граммов может удерживать в тысячу раз больше собственного веса. Но не все неодимовые магниты одинаковы.
Марки и прочность неодимовых магнитов
Магниты Neo бывают самых разных марок, часто называемых «классом N». «N» означает неодим, за ним следует цифра, а иногда еще одна или две буквы. Большинство наших неомагнитов — N35.
Число, следующее за буквой «N», является мерой прочности. Он представляет собой максимальное энергетическое произведение магнита в мегагаусс-эрстедах. Более высокое число указывает на более сильный магнит, однако более высокие сорта не всегда являются лучшим вариантом для достижения максимальной производительности. Если у вас есть место, вам может быть лучше сложить два магнита N35 вместо одного N42.
Буква, которая иногда следует за рейтингом N, означает температурный рейтинг. Несмотря на свою мегасилу, считается, что неодимовые магниты имеют низкую максимальную термостойкость. Для ваших повседневных проектов и большинства применений это не проблема, поскольку максимальная рабочая температура стандартного магнита Neo до того, как он начнет постоянно терять свои магнитные свойства, составляет 80°C или 176°F. Однако существуют специальные марки, способные выдерживать значительно более высокие температуры, до 230°C или 446°F.
Все это делает их чрезвычайно универсальными и полезными магнитами для самых разных применений.
Общие области применения неодимовых магнитов
Магнит такой величины имеет множество применений, больших и малых. Вы найдете их во всем: от ветряных генераторов и тяжелой техники до американских горок и аппаратов МРТ. Некоторые из наиболее распространенных применений магнитов Neo включают:
- Ремесла и изготовление моделей
- Электродвигатели
- Компьютерные жесткие диски
- Защелки для дверей шкафа
- Торговые вывески и дисплеи для торговых точек
- Упаковка товаров высокого класса, багаж, кошельки и застежки для ювелирных изделий
- Уплотнители дверей холодильников и морозильников
- Стереосистемы, наушники, сотовые телефоны, компьютеры, портативные компьютеры и динамики для телевизоров
Где купить неодимовые магниты
Вы можете приобрести неодимовые магниты, посетив наш интернет-магазин сегодня. У нас есть много форм и размеров, таких как диски, блоки и диски или блоки с клеем. Если вы все еще не уверены, подходит ли неодимовый магнит для вашего продукта, мы можем вам помочь. У нас есть многолетний опыт и знания, чтобы помочь вам решить, какой магнитный продукт подходит именно вам.