Elemen Tanah Langka Ajaib: “Raja Magnet Permanen” - Neodymium

bastnasit

Neodymium, nomor atom 60, berat atom 144,24, dengan kandungan 0,00239% di kerak bumi, terutama terdapat dalam monasit dan bastnaesit. Ada tujuh isotop neodymium di alam: neodymium 142, 143, 144, 145, 146, 148 dan 150, di antaranya neodymium 142 memiliki kandungan tertinggi. Dengan lahirnya praseodymium, neodymium pun muncul. Kedatangan neodymium mengaktifkan bidang tanah jarang dan memainkan peran penting di dalamnya. Dan memengaruhi pasar tanah jarang.

Penemuan Neodymium

Karl Orvon Welsbach (1858-1929), penemu neodymium

Pada tahun 1885, ahli kimia Austria Carl Orvon Welsbach Carl Auer von Welsbach menemukan neodymium di Wina. Ia memisahkan neodymium dan praseodymium dari material neodymium simetris dengan memisahkan dan mengkristalkan amonium nitrat tetrahidrat dari asam nitrat, dan pada saat yang sama dipisahkan dengan analisis spektral, tetapi tidak dipisahkan dalam bentuk yang relatif murni hingga tahun 1925.

Sejak tahun 1950-an, neodymium dengan kemurnian tinggi (lebih dari 99%) sebagian besar diperoleh melalui proses pertukaran ion monazite. Logam itu sendiri diperoleh melalui elektrolisis garam halidanya. Saat ini, sebagian besar neodymium diekstraksi dari (Ce, La, Nd, Pr) CO3F dalam basta Nathanite dan dimurnikan melalui ekstraksi pelarut. Pemurnian pertukaran ion menyimpan kemurnian tertinggi (biasanya > 99,99%) untuk persiapan. Karena sulit untuk menghilangkan jejak terakhir praseodymium di era ketika manufaktur bergantung pada teknologi kristalisasi bertahap, kaca neodymium awal yang diproduksi pada tahun 1930-an memiliki warna ungu yang lebih murni dan warna yang lebih merah atau jingga daripada versi modern.

Logam Neodymium

Neodymium metalik memiliki kilau metalik keperakan terang, titik leleh 1024°C, massa jenis 7,004 g/cm3, dan bersifat paramagnetik. Neodymium merupakan salah satu logam tanah jarang yang paling aktif, yang cepat teroksidasi dan menggelap di udara, kemudian membentuk lapisan oksida dan mengelupas, sehingga logam tersebut rentan terhadap oksidasi lebih lanjut. Oleh karena itu, sampel neodymium berukuran satu sentimeter teroksidasi sepenuhnya dalam waktu satu tahun. Ia bereaksi lambat dalam air dingin dan cepat dalam air panas.

Konfigurasi elektronik neodymium

Konfigurasi elektronik:

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

Kinerja laser neodymium disebabkan oleh transisi elektron orbital 4f antara tingkat energi yang berbeda. Material laser ini banyak digunakan dalam komunikasi, penyimpanan informasi, perawatan medis, permesinan, dll. Di antaranya, garnet aluminium yttrium Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) banyak digunakan dengan kinerja yang sangat baik, dan garnet gadolinium scandium gallium yang didoping Nd dengan efisiensi yang lebih tinggi.

Aplikasi Neodymium

Pengguna neodymium terbesar adalah material magnet permanen NdFeB. Magnet NdFeB disebut sebagai "raja magnet permanen" karena produk energi magnetiknya yang tinggi. Magnet ini banyak digunakan dalam industri elektronik, permesinan, dan industri lainnya karena kinerjanya yang luar biasa. Francis Wall, seorang profesor pertambangan terapan di Cumberland School of Mining, University of Exeter, Inggris, mengatakan: "Dalam hal magnet, tidak ada yang dapat menandingi neodymium. Keberhasilan pengembangan Alpha Magnetic Spectrometer menunjukkan bahwa sifat magnetik magnet NdFeB di Tiongkok telah memasuki level kelas dunia.

Magnet neodymium pada harddisk

Neodymium dapat digunakan untuk membuat keramik, kaca ungu terang, rubi buatan dalam laser dan kaca khusus yang dapat menyaring sinar inframerah. Digunakan bersama dengan praseodymium untuk membuat kacamata bagi peniup kaca.

Penambahan 1,5%~2,5% nano neodymium oksida ke dalam paduan magnesium atau aluminium dapat meningkatkan kinerja suhu tinggi, kedap udara, dan ketahanan korosi pada paduan tersebut, serta banyak digunakan sebagai material kedirgantaraan untuk penerbangan.

Garnet aluminium nano-yttrium yang didoping dengan nano-neodymium oksida menghasilkan sinar laser gelombang pendek, yang banyak digunakan untuk pengelasan dan pemotongan bahan tipis dengan ketebalan di bawah 10 mm dalam industri.

Batang laser Nd:YAG

Dalam perawatan medis, laser nano yttrium aluminum garnet yang didoping dengan nano neodymium oxide digunakan untuk mengangkat luka bedah atau mendisinfeksi luka sebagai pengganti pisau bedah.

Kaca neodymium dibuat dengan menambahkan oksida neodymium ke dalam lelehan kaca. Warna lavender biasanya muncul di kaca neodymium di bawah sinar matahari atau lampu pijar, tetapi warna biru muda muncul di bawah cahaya lampu neon. Neodymium dapat digunakan untuk mewarnai kaca dengan warna-warna lembut seperti ungu murni, merah anggur, dan abu-abu hangat.

kaca neodymium

Dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi serta perluasan dan perluasan ilmu pengetahuan dan teknologi tanah jarang, neodymium akan memiliki ruang pemanfaatan yang lebih luas.