Неоди́м — химический элемент, редкоземельный металл серебристо-белого цвета с золотистым оттенком. Относится к группе лантаноидов. Легко окисляется на воздухе.

История

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».

Нахождение в природе

Содержание неодима в земной коре (по разным данным) 25 — 37 г/т, в воде океанов 9,2·10⁻⁶ мг/л^[2].

Месторождения

Неодим входит в состав лантаноидов, месторождения которых находятся в России, США, Казахстане, Украине, Австралии, Бразилии, Индии, Скандинавии. Но основным производителем, а также экспортером неодима является Китай. Если общая сырьевая база редкоземельных элементов в мире составляет примерно 100 млн т, то на долю КНР приходится до 52 млн т. и Китай поставляет 92-94 % мировых объемов редкоземельных элементов^[3].

Получение

Неодим при разделении редкоземельных элементов 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 °C и катодной плотности тока 4,7 А/см²; материал анода и катода — графит.

Цены

Цены на неодим чистотой 99-99,9 % составляют более 460 долларов^[4] за 1 килограмм 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 наблюдается стремительный рост цен на неодим и диспрозий^[3].

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 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 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^[5].

Примечания