മാന്ത്രിക അപൂർവ ഭൂമി മൂലകം: "സ്ഥിര കാന്തത്തിന്റെ രാജാവ്" - നിയോഡൈമിയം

ബാസ്റ്റ്നാസൈറ്റ്

ആറ്റോമിക നമ്പർ 60, ആറ്റോമിക ഭാരം 144.24, പുറംതോടിൽ 0.00239% ഉള്ളടക്കം ഉള്ള നിയോഡൈമിയം പ്രധാനമായും മോണസൈറ്റിലും ബാസ്റ്റ്‌നസൈറ്റിലുമാണ് കാണപ്പെടുന്നത്. പ്രകൃതിയിൽ നിയോഡൈമിയത്തിന്റെ ഏഴ് ഐസോടോപ്പുകൾ ഉണ്ട്: നിയോഡൈമിയം 142, 143, 144, 145, 146, 148, 150, അവയിൽ നിയോഡൈമിയം 142 ൽ ഏറ്റവും ഉയർന്ന ഉള്ളടക്കം ഉണ്ട്. പ്രസിയോഡൈമിയത്തിന്റെ ജനനത്തോടെ നിയോഡൈമിയം നിലവിൽ വന്നു. നിയോഡൈമിയത്തിന്റെ വരവ് അപൂർവ ഭൂമിയുടെ ഫീൽഡിനെ സജീവമാക്കുകയും അതിൽ ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുകയും ചെയ്തു. അപൂർവ ഭൂമി വിപണിയെ സ്വാധീനിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

നിയോഡൈമിയത്തിന്റെ കണ്ടെത്തൽ

നിയോഡൈമിയം കണ്ടെത്തിയ കാൾ ഓർവോൺ വെൽസ്ബാക്ക് (1858-1929)

1885-ൽ, ഓസ്ട്രിയൻ രസതന്ത്രജ്ഞനായ കാൾ ഓർവോൺ വെൽസ്ബാക്ക് കാൾ ഔർ വോൺ വെൽസ്ബാക്ക് വിയന്നയിൽ നിയോഡൈമിയം കണ്ടെത്തി. നൈട്രിക് ആസിഡിൽ നിന്ന് അമോണിയം നൈട്രേറ്റ് ടെട്രാഹൈഡ്രേറ്റിനെ വേർതിരിച്ച് ക്രിസ്റ്റലൈസ് ചെയ്തുകൊണ്ട് അദ്ദേഹം സമമിതി നിയോഡൈമിയം വസ്തുക്കളിൽ നിന്ന് നിയോഡൈമിയത്തെയും പ്രസിയോഡൈമിയത്തെയും വേർതിരിച്ചു, അതേ സമയം സ്പെക്ട്രൽ വിശകലനം വഴി വേർതിരിച്ചു, പക്ഷേ 1925 വരെ ഇത് താരതമ്യേന ശുദ്ധമായ രൂപത്തിൽ വേർതിരിക്കപ്പെട്ടിരുന്നില്ല.

1950 മുതൽ, ഉയർന്ന ശുദ്ധതയുള്ള നിയോഡൈമിയം (99% ൽ കൂടുതൽ) പ്രധാനമായും മോണസൈറ്റിന്റെ അയോൺ എക്സ്ചേഞ്ച് പ്രക്രിയയിലൂടെയാണ് ലഭിച്ചത്. ഹാലൈഡ് ഉപ്പ് ഇലക്ട്രോലൈസ് ചെയ്താണ് ലോഹം ലഭിക്കുന്നത്. നിലവിൽ, മിക്ക നിയോഡൈമിയവും ബാസ്റ്റ നഥാനൈറ്റിലെ (Ce,La,Nd,Pr)CO3F ൽ നിന്ന് വേർതിരിച്ചെടുക്കുകയും ലായക എക്സ്ചേഞ്ച് വഴി ശുദ്ധീകരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. അയോൺ എക്സ്ചേഞ്ച് ശുദ്ധീകരണം തയ്യാറാക്കലിനായി ഏറ്റവും ഉയർന്ന ശുദ്ധത (സാധാരണയായി > 99.99%) കരുതിവയ്ക്കുന്നു. സ്റ്റെപ്പ് ക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്ന കാലഘട്ടത്തിൽ പ്രസിയോഡൈമിയത്തിന്റെ അവസാന അംശം നീക്കം ചെയ്യാൻ പ്രയാസമുള്ളതിനാൽ, 1930 കളിൽ നിർമ്മിച്ച ആദ്യകാല നിയോഡൈമിയം ഗ്ലാസിന് ആധുനിക പതിപ്പിനേക്കാൾ ശുദ്ധമായ പർപ്പിൾ നിറവും കൂടുതൽ ചുവപ്പ് അല്ലെങ്കിൽ ഓറഞ്ച് നിറവുമുണ്ട്.

നിയോഡൈമിയം ലോഹം

മെറ്റാലിക് നിയോഡൈമിയത്തിന് തിളക്കമുള്ള വെള്ളി മെറ്റാലിക് തിളക്കം, 1024°C ദ്രവണാങ്കം, 7.004 g/cm2 സാന്ദ്രത, പാരാമാഗ്നറ്റിസം എന്നിവയുണ്ട്. ഏറ്റവും സജീവമായ അപൂർവ എർത്ത് ലോഹങ്ങളിൽ ഒന്നാണ് നിയോഡൈമിയം, ഇത് വായുവിൽ വേഗത്തിൽ ഓക്സീകരിക്കപ്പെടുകയും ഇരുണ്ടതാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, തുടർന്ന് ഒരു ഓക്സൈഡ് പാളി രൂപപ്പെടുകയും പിന്നീട് പുറംതള്ളപ്പെടുകയും ലോഹത്തെ കൂടുതൽ ഓക്സീകരണത്തിന് വിധേയമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. അതിനാൽ, ഒരു സെന്റീമീറ്റർ വലിപ്പമുള്ള നിയോഡൈമിയം സാമ്പിൾ ഒരു വർഷത്തിനുള്ളിൽ പൂർണ്ണമായും ഓക്സീകരിക്കപ്പെടുന്നു. ഇത് തണുത്ത വെള്ളത്തിൽ സാവധാനത്തിലും ചൂടുവെള്ളത്തിൽ വേഗത്തിലും പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നു.

നിയോഡൈമിയം ഇലക്ട്രോണിക് കോൺഫിഗറേഷൻ

ഇലക്ട്രോണിക് കോൺഫിഗറേഷൻ:

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

വ്യത്യസ്ത ഊർജ്ജ നിലകൾക്കിടയിലുള്ള 4f ഓർബിറ്റൽ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ പരിവർത്തനം മൂലമാണ് നിയോഡൈമിയത്തിന്റെ ലേസർ പ്രകടനം ഉണ്ടാകുന്നത്. ആശയവിനിമയം, വിവര സംഭരണം, വൈദ്യചികിത്സ, മെഷീനിംഗ് മുതലായവയിൽ ഈ ലേസർ മെറ്റീരിയൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. അവയിൽ, യട്രിയം അലുമിനിയം ഗാർനെറ്റ് Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) മികച്ച പ്രകടനത്തോടെ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമതയോടെ Nd-ഡോപ്പ് ചെയ്ത ഗാഡോലിനിയം സ്കാൻഡിയം ഗാലിയം ഗാർനെറ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്നു.

നിയോഡൈമിയത്തിന്റെ പ്രയോഗം

നിയോഡൈമിയത്തിന്റെ ഏറ്റവും വലിയ ഉപയോക്താവ് NdFeB സ്ഥിരം കാന്ത വസ്തുവാണ്. ഉയർന്ന കാന്തിക ഊർജ്ജ ഉൽപ്പന്നം കാരണം NdFeB കാന്തത്തെ "സ്ഥിര കാന്തങ്ങളുടെ രാജാവ്" എന്ന് വിളിക്കുന്നു. മികച്ച പ്രകടനത്തിന് ഇലക്ട്രോണിക്സ്, യന്ത്രങ്ങൾ, മറ്റ് വ്യവസായങ്ങൾ എന്നിവയിൽ ഇത് വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. യുകെയിലെ എക്സെറ്റർ സർവകലാശാലയിലെ കംബർലാൻഡ് സ്കൂൾ ഓഫ് മൈനിംഗിലെ അപ്ലൈഡ് മൈനിംഗ് പ്രൊഫസറായ ഫ്രാൻസിസ് വാൾ പറഞ്ഞു: "കാന്തങ്ങളുടെ കാര്യത്തിൽ, നിയോഡൈമിയവുമായി മത്സരിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഒന്നും തന്നെയില്ല. ആൽഫ മാഗ്നറ്റിക് സ്പെക്ട്രോമീറ്ററിന്റെ വിജയകരമായ വികസനം സൂചിപ്പിക്കുന്നത് ചൈനയിലെ NdFeB കാന്തങ്ങളുടെ കാന്തിക ഗുണങ്ങൾ ലോകോത്തര നിലവാരത്തിലെത്തി എന്നാണ്.

ഹാർഡ് ഡിസ്കിലെ നിയോഡൈമിയം കാന്തം

സെറാമിക്സ്, ബ്രൈറ്റ് പർപ്പിൾ ഗ്ലാസ്, ലേസറിൽ കൃത്രിമ റൂബി, ഇൻഫ്രാറെഡ് രശ്മികൾ ഫിൽട്ടർ ചെയ്യാൻ കഴിയുന്ന പ്രത്യേക ഗ്ലാസ് എന്നിവ നിർമ്മിക്കാൻ നിയോഡൈമിയം ഉപയോഗിക്കാം. ഗ്ലാസ് ബ്ലോവറുകൾക്കുള്ള കണ്ണടകൾ നിർമ്മിക്കാൻ പ്രസിയോഡൈമിയത്തോടൊപ്പം ഉപയോഗിക്കുന്നു.

മഗ്നീഷ്യം അല്ലെങ്കിൽ അലുമിനിയം അലോയ്യിൽ 1.5%~2.5% നാനോ നിയോഡൈമിയം ഓക്സൈഡ് ചേർക്കുന്നത് അലോയ്യുടെ ഉയർന്ന താപനില പ്രകടനം, വായു ഇറുകിയത, നാശന പ്രതിരോധം എന്നിവ മെച്ചപ്പെടുത്തും, കൂടാതെ ഇത് വ്യോമയാനത്തിനുള്ള എയ്‌റോസ്‌പേസ് മെറ്റീരിയലായി വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

നാനോ-നിയോഡൈമിയം ഓക്സൈഡ് ഉപയോഗിച്ച് ഡോപ്പ് ചെയ്ത നാനോ-യിട്രിയം അലുമിനിയം ഗാർനെറ്റ് ഷോർട്ട്-വേവ് ലേസർ ബീം ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് വ്യവസായത്തിൽ 10 മില്ലീമീറ്ററിൽ താഴെ കട്ടിയുള്ള നേർത്ത വസ്തുക്കൾ വെൽഡിങ്ങിനും മുറിക്കുന്നതിനും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

Nd:YAG ലേസർ വടി

വൈദ്യചികിത്സയിൽ, ശസ്ത്രക്രിയാ മുറിവുകൾ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനോ ശസ്ത്രക്രിയാ കത്തികൾക്ക് പകരം മുറിവുകൾ അണുവിമുക്തമാക്കുന്നതിനോ നാനോ നിയോഡൈമിയം ഓക്സൈഡ് ഉപയോഗിച്ച് ഡോപ്പ് ചെയ്ത നാനോ യിട്രിയം അലുമിനിയം ഗാർനെറ്റ് ലേസർ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ഗ്ലാസ് ഉരുക്കുമ്പോൾ നിയോഡൈമിയം ഓക്സൈഡ് ചേർത്താണ് നിയോഡൈമിയം ഗ്ലാസ് നിർമ്മിക്കുന്നത്. സൂര്യപ്രകാശത്തിലോ ഇൻകാൻഡസെന്റ് ലാമ്പിലോ സാധാരണയായി നിയോഡൈമിയം ഗ്ലാസിൽ ലാവെൻഡർ പ്രത്യക്ഷപ്പെടും, എന്നാൽ ഫ്ലൂറസെന്റ് ലാമ്പ് വെളിച്ചത്തിൽ ഇളം നീല നിറം ദൃശ്യമാകും. ശുദ്ധമായ വയലറ്റ്, വൈൻ ചുവപ്പ്, വാം ഗ്രേ തുടങ്ങിയ ഗ്ലാസിന്റെ അതിലോലമായ ഷേഡുകൾക്ക് നിറം നൽകാൻ നിയോഡൈമിയം ഉപയോഗിക്കാം.

നിയോഡൈമിയം ഗ്ലാസ്

ശാസ്ത്ര സാങ്കേതിക വിദ്യയുടെ വികാസവും അപൂർവ ഭൂമി ശാസ്ത്ര സാങ്കേതിക വിദ്യയുടെ വികാസവും വികാസവും മൂലം, നിയോഡൈമിയത്തിന് വിശാലമായ ഉപയോഗ ഇടം ലഭിക്കും.