Neodimi

De Viquipèdia
Salta a la navegació Salta a la cerca
Neodimi
60Nd
praseodimineodimiprometi
-

Nd

U
Aspecte
Blanc platejat



Línies espectrals del neodimi
Propietats generals
Nom, símbol, nombre Neodimi, Nd, 60
Categoria d'elements Lantànids
Grup, període, bloc n/d6, f
Pes atòmic estàndard 144,242
Configuració electrònica [Xe] 4f4 6s2
2, 8, 18, 22, 8, 2
Configuració electrònica de Neodimi
Propietats físiques
Fase Sòlid
Densitat
(prop de la t. a.)
7,01 g·cm−3
Densitat del
líquid en el p. f.
6,89 g·cm−3
Punt de fusió 1.297 K, 1.024 °C
Punt d'ebullició 3.347 K, 3.074 °C
Entalpia de fusió 7,14 kJ·mol−1
Entalpia de vaporització 289 kJ·mol−1
Capacitat calorífica molar 27,45 J·mol−1·K−1
Pressió de vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
a T (K) 1.595 1.774 1.998 (2.296) (2.715) (3.336)
Propietats atòmiques
Estats d'oxidació 3, 2, 1

(òxid bàsic feble)

Electronegativitat 1,14 (escala de Pauling)
Energies d'ionització 1a: 533,1 kJ·mol−1
2a: 1.040 kJ·mol−1
3a: 2.130 kJ·mol−1
Radi atòmic 181 pm
Radi covalent 201±6 pm
Miscel·lània
Estructura cristal·lina Hexagonal
Neodimi té una estructura cristal·lina hexagonal
Ordenació magnètica Paramagnètic, antiferromagnètic per sota de 20 K[1]
Resistivitat elèctrica (t, a,) (α. poli) 643 nΩ·m
Conductivitat tèrmica 16,5 W·m−1·K−1
Dilatació tèrmica (t, a,) (α. poli) 9,6 µm/(m·K)
Velocitat del so (barra prima) (20 °C) 2.330 m·s−1
Mòdul d'elasticitat (forma α) 41,4 GPa
Mòdul de cisallament (forma α) 16,3 GPa
Mòdul de compressibilitat (forma α) 31,8 GPa
Coeficient de Poisson (forma α) 0,281
Duresa de Vickers 343 MPa
Duresa de Brinell 265 MPa
Nombre CAS 7440-00-8
Isòtops més estables
Article principal: Isòtops del neodimi
Iso AN Semivida MD ED (MeV) PD
142Nd 27,2% 142Nd és estable amb 82 neutrons
143Nd 12,2% 143Nd és estable amb 83 neutrons
144Nd 23,8% 2,29×1015 a α 1,905 140Ce
145Nd 8,3% 145Nd és estable amb 85 neutrons
146Nd 17,2% 146Nd és estable amb 86 neutrons
148Nd 5,7% 148Nd és estable amb 88 neutrons
150Nd 5,6% 6,7×1018 a ββ 3,367 150Sm

El neodimi és un element químic de la taula periòdica, el símbol del qual és Nd i el seu nombre atòmic és 60. Pertany a la sèrie dels lantanoides. A la temperatura ambient, es troba en estat sòlid. Fou descobert el 1885 pel químic austríac Carl Auer von Welsbach. S'empra en la fabricació d'imants.

Història[modifica]

El neodimi fou descobert per Carl Auer von Welsbach, un químic austríac, a Viena en l'any 1885. Separà el neodimi, així com el praseodimi, d'un suposat element químic anomenat didimio per mitjà d'anàlisi espectroscòpic. No obstant això, aquest metall no fou aïllat fins al 1925. El nom neodimi prové dels mots grecs nis didymos, que signifiquen nou bessó (nis, nou) (didymos, bessó). El praseodimi i el neodimi foren descoberts junts i per això se'ls anomenà bessons; aquest se li va dir nou ja que a l'altre se li havia donat el nom de bessó verd.

Abundància i obtenció[modifica]

Wakefieldita-(Nd)

El neodimi mai es troba en la naturalesa com a element lliure, però forma part de molts minerals en proporcions importants. A les roques ígnies de l'escorça de la Terra, és més de dues vegades més abundant que el plom i la meitat que el coure.[2] Els minerals que en contenen més d'un 30 % en massa són: hidroxilbastnäsita-(Nd) 65,19 %, wakefieldita-(Nd) 55,65 %, churchita-(Nd) 52,40 %, sinquisita-(Nd) 44,61 %, calcioancylita-(Nd) 42,50 %, lantanita-(Nd) 35,47 %, tundrita-(Nd) 34,89 %, rabdofana-(Nd) 33,91 % i kozoïta-(Nd) 31,63 %. També se'l troba en minerals com la sorra de monazita i en els del grup de la bastnäsita, que presenten en la seva composició petites quantitats de tots els lantanoides.

El neodimi actualment és obtingut per un procés de intercanvi iònic de la sorra monazita, un material ric en terres rares, i per electròlisi dels seus halurs.

Propietats[modifica]

Propietats físiques[modifica]

El neodimi és un metall de densitat 7,008 g/cm³ a 25 °C, un punt de fusió de 1.016 °C i un punt d'ebullició de 3.074 °C. Posseeix una lluentor metàl·lica-platejat i brillant. Enfosqueix ràpidament en contacte amb l'aire formant un òxid.[3] La forma cristal·lina estable a temperatura ambient és la fase α, un empaquetatge hexagonal. A alta temperatura, superior a 883 °C, hom troba la fase β d'estructura cristal·lina cúbica centrada en el cos.[2]

Propietats químiques[modifica]

Òxid de neodimi(III)

El neodimi s'oxida lentament exposat a l’aire i es crema fàcilment per formar òxid de neodimi(III), blau, l'únic òxid conegut:[4]

És força electropositiu i actua com a divalent i, majoritàriament, com a trivalent. Reacciona lentament amb aigua freda i força ràpidament amb aigua calenta per formar hidròxid de neodimi(III):[4]

Reacciona amb tots els halògens donant els corresponents halogenurs de neodimi(3+):[4]

Nitrat de neodimi(III)—aigua(1/6)

Es dissol fàcilment en àcid sulfúric diluït per formar solucions que contenen els ions neodimi(3+), que existeixen com a complexos .[4]

Altres composts de neodimi(3+) són: el nitrat de neodimi(III) , el nitrat de neodimi(III)—aigua(1/6) , el bromat de neodimi(III)—aigua(1/9) , el sulfur de neodimi(III) , el tel·lurur de neodimi(III) , l'hexaborur de neodimi , o el silicur de neodimi .[3]

La majoria de composts del neodimi són compostos de neodimi(3+), però també n'hi ha uns pocs de neodimi(2+) com l'acetat de neodimi(II) i el clorur de neodimi(II) .[3]

Isòtops[modifica]

El neodimi natural està compost per 5 isòtops estables: 142Nd, 143Nd, 145Nd, 146Nd i 148Nd, sent el més abundant (amb un 27,2 %) el 142Nd, i dos radioisòtops, 144Nd i 150Nd. S'han caracteritzat en total 31 radioisòtops del neodimi, sent el més estable el 150Nd amb un període de semidesintegració (T ½ ) de més de 1,1×1019 anys, el 144Nd amb un 2,29×1015 anys, i el 147Nd amb un de 10,98 dies. Els altres isòtops radioactius tenen períodes de semidesintegració per sota dels 3,38 dies, i la majoria són inferiors als 71 segons. Aquest element també presenta 4 estats metaestables, sent els més estables: el 139Ndm (T½ = 5,5 hores), el 135Ndm (T½ = 5,5 minuts) i el 141Ndm (T½ = 62 segons). La manera principal de desintegració a l'isòtop estable més abundant, el 142Nd, és la captura electrònica i la principal manera després d'aquest, és la emissió beta . El principal producte de desintegració del 142Nd és el praseodimi i el principal producte següent és el prometi.

Aplicacions[modifica]

Indústria de l'automòbil, elèctrica i electrònica[modifica]

Aerogenerador

Els imants de neodimi, de composició , són els imants permanents més potents i de menys volum que existeixen des del 1984. Tot i que són més fràgils, també resulten més barats, més lleugers i més potents que els imants de samari-cobalt. S'utilitzen en els motors elèctrics dels vehicles híbrids i en els aerogeneradors, on permeten obtenir un millor rendiment de generació d'energia a partir del vent. També s'utilitzen en equips d'aire condicionat, en ascensors, en discos durs d'ordinador, en aparells electrònics de poc volum però amb imants de fort magnetisme, com ara auriculars petits, altaveus, micròfons, i també en vehicles i avions militars.[5]

Indústria metal·lúrgica[modifica]

El granat sintètic format per itri i alumini (YAG), dopat amb neodimi, és el component bàsic dels potents làsers Nd:YAG usats per a soldar i per a tallar materials.[5]

Medicina[modifica]

Laser Nd:YAG

El neodimi, el bor i el ferro són els components dels grans imants permanents que formen part dels equips de ressonància magnètica oberta. El làsers de NdYVO4-YAG (neodimi-itri-vanadat/itri-alumini-granat) són de gran utilitat en oftalmologia, dermatologia i otorrinolaringologia.[5]

Existeix, des d'anys, al mercat lliure per correspondència, internet i altres presentacions semi-públiques, mantes, matalassos i altres artefactes que publiciten que el neodimi usat en aquests productes, arran de la seva potent efecte magnètic, tenen propietats miraculoses davant una infinitat de malalties. La magnetoteràpia en general, i la basada en el neodimi en particular, no té la mínima base científica i, en cap cas excepte molt comptades patologies tòpiques, hauria de ser utilitzada sense consulta i prescripció facultativa. Fins i tot, en molts casos seria totalment contraproduent.[6][7][8]

Altres camps[modifica]

El ferroceri, un material de ferro, ceri, lantani, neodimi, praseodimi i magnesi, s'usa per a fabricar pedres d'encenedor. El neodimi intervé com a catalitzador en el procés de vulcanització del cautxú per als pneumàtics de cotxes de fórmula 1; la seva intervenció fa que el pneumàtic s'agafi a l'asfalt i duri més.[5]

Probablement a causa de la semblança amb el Ca2+, el Nd3+ va ser divulgat com a element per promoure el creixement vegetal. Els compostos d'elements de les terres rares s'utilitzen amb freqüència en Xina com fertilitzants.

Graus de neodimi[modifica]

Els imants de neodimi es classifiquen segons el material amb el qual estigui combinat (N35, N38, N42, N38SH ...). Com a regla general, com més alt és el grau (el nombre que segueix a la "N"), més fort és l'imant. El grau més alt d'aquest imant, actualment, és el N52. Les lletres que segueixen aquest grau, pertanyen a el grau de temperatura de l'imant. Si no segueix cap lletra, vol dir que la temperatura de l'imant és l'estàndard. Alguns graus de temperatura poden ser: - M - H - SH - UH - EH.

Precaucions[modifica]

  • El metall en pols de neodimi presenta perill de combustió i explosió.
  • És un dels elements químics rars , que pot ser trobat en les cases en equips com ara televisors en color, auriculars tipus casc, llums fluorescents i vidres. Tots els compostos químics rars tenen propietats comparables.
  • Rarament es troba en la naturalesa, ja que es dóna en quantitats molt petites. Normalment es troba solament en dos tipus diferents de minerals. L'ús del neodimi segueix augmentant, a causa de el fet que és útil per a produir catalitzador és i per a polir vidres.
  • És més perillós en l'ambient de treball, a causa de el fet que les humitats i els gasos poden ser inhalats amb l'aire. Això pot causar embòlia pulmonar, especialment durant exposicions a llarg termini. També pot ser una amenaça per al fetge quan s'acumula en el cos humà.
  • És abocament a medi ambient en molts llocs diferents, principalment per indústries productores de petroli. També pot entrar al medi ambient quan es tiren els equips domèstics. D'aquesta manera s'acumularà gradualment en els sòls i en les aigües subterrànies i això portarà finalment a incrementar la concentració en humans, animals i partícules de terra.

Referències[modifica]

  1. Gschneidner, K. A.; Eyring, L. Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths (en anglès). Amsterdam: North Holland, 1978. ISBN 0444850228. 
  2. 2,0 2,1 «Neodymium | chemical element» (en anglès). Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., 19-06-2013. [Consulta: 27 gener 2020].
  3. 3,0 3,1 3,2 William M. Haynes. CRC handbook of chemistry and physics : a ready-reference book of chemical and physical data. 94th edition. Boca Raton, Florida: CRC Press, 2016. ISBN 978-1-4665-7114-3. 
  4. 4,0 4,1 4,2 4,3 «WebElements Periodic Table » Neodymium » reactions of elements». [Consulta: 27 gener 2020].
  5. 5,0 5,1 5,2 5,3 Sanz Balagué, J.; Tomasa Guix, O. Elements i recursos minerals : aplicacions i reciclatge (en iniciativa politècnica). 3a. Barcelona: Iniciativa Digital Politècnica, 2017. ISBN 978-84-9880-666-3. 
  6. -2713034.htm La magnetoteràpia per a tot? Vaja engany, conegui perquè realment serveix aquesta tècnica , en QUIMINET
  7. ' 'Magnetoteràpia vaja estafa!' ', en misteriosaldescubierto, wordpress 25 maig 2011
  8. El engany de la magnetoteràpia en Las Provincias, 22 de osctubre de 2014

Bibliografia[modifica]

Enllaços externs[modifica]