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

bastnasite

Neodymium, nomor atom 60, berat atom 144,24, dengan kandungan kerak 0,00239%, terutama terdapat pada 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 mempengaruhi 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 bahan 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 monasit. Logam itu sendiri diperoleh dengan mengelektrolisis garam halidanya. Saat ini, sebagian besar neodymium diekstraksi dari (Ce,La,Nd,Pr)CO3F dalam basta Nathanite dan dimurnikan dengan ekstraksi pelarut. Cadangan pemurnian pertukaran ion dengan 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 corak warna yang lebih merah atau oranye dibandingkan versi modern.

Logam neodymium

Neodymium logam memiliki kilau logam perak cerah, titik leleh 1024°C, massa jenis 7,004 g/cm, dan sifat paramagnetik. Neodymium adalah salah satu logam tanah jarang yang paling aktif, yang dengan cepat teroksidasi dan menjadi gelap di udara, kemudian membentuk lapisan oksida dan kemudian terkelupas, membuat logam tersebut mengalami oksidasi lebih lanjut. Oleh karena itu, sampel neodymium dengan ukuran satu sentimeter teroksidasi sempurna dalam waktu satu tahun. 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. Bahan laser ini banyak digunakan dalam komunikasi, penyimpanan informasi, perawatan medis, permesinan, dll. Diantaranya, yttrium aluminium garnet Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) banyak digunakan dengan kinerja yang sangat baik, dan gadolinium scandium gallium garnet yang didoping Nd dengan kinerja yang lebih tinggi efisiensi.

Penerapan Neodimium

Pengguna neodymium terbesar adalah bahan magnet permanen NdFeB. Magnet NdFeB disebut “raja magnet permanen” karena produk energi magnetnya yang tinggi. Ini banyak digunakan dalam elektronik, permesinan dan industri lainnya karena kinerjanya yang sangat baik. Francis Wall, seorang profesor pertambangan terapan di Cumberland School of Mining, Universitas Exeter, Inggris, mengatakan: “Dalam hal magnet, sebenarnya tidak ada yang dapat menandingi neodymium. Keberhasilan pengembangan Spektrometer Magnetik Alfa menunjukkan bahwa sifat magnetik magnet NdFeB di China telah memasuki level kelas dunia.

Magnet neodymium pada hard disk

Neodymium dapat digunakan untuk membuat keramik, kaca berwarna ungu cerah, rubi buatan dalam laser dan kaca khusus yang dapat menyaring sinar infra merah. Digunakan bersama dengan praseodymium untuk membuat kacamata untuk peniup kaca.

Menambahkan 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, dan banyak digunakan sebagai bahan luar angkasa untuk penerbangan.

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

Nd: batang laser YAG

Dalam perawatan medis, laser garnet aluminium nano yttrium yang diolah dengan nano neodymium oksida digunakan untuk menghilangkan luka bedah atau mendisinfeksi luka sebagai pengganti pisau bedah.

Kaca neodymium dibuat dengan menambahkan neodymium oksida ke dalam lelehan kaca. Lavender biasanya muncul dalam kaca neodymium di bawah sinar matahari atau lampu pijar, namun warna biru muda muncul di bawah penerangan lampu neon. Neodymium dapat digunakan untuk mewarnai warna kaca yang halus seperti ungu murni, merah anggur, dan abu-abu hangat.

kaca neodymium

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