Neodym, Nd, Ordnungszahl 60

Allgemeines

Neodym (Nomenklaturempfehlung war zeitweise: Neodymium) ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Nd und der Ordnungszahl 60. Im Periodensystem steht es in der Gruppe der Lanthanoide und zählt damit auch zu den Metallen der seltenen Erden. Die Elementbezeichnung leitet sich von den griechischen Worten νέος neos für „neu“ und δίδυμος didymos für „Zwilling“ (als Zwilling von Lanthan) ab.

Das Metall wird vor allem fĂĽr starke Magnete verwendet.Neodym wurde zusammen mit Praseodym 1885 durch Carl F. Auer von Welsbach aus dem von Carl Gustav Mosander entdeckten Didym isoliert. Reines metallisches Neodym wurde erst 1925 dargestellt.

Neodym kommt in natĂĽrlicher Form nur in chemischen Verbindungen vergesellschaftet mit anderen Lanthanoiden, vorzugsweise Mineralien, vor:
Monazit (Ce, La, Th, Nd, Y)PO4
Bastnäsit ((Ce,La,Th,Nd,Y)(CO3)F)
Mischmetall enthält bis zu 18 % Neodym.
Der wichtigste Lieferant mit 97 % der Weltproduktion ist China. Das fĂĽhrt dort zu erheblichen Umweltproblemen. „Bei der Trennung des Neodyms vom geförderten Gestein entstehen giftige Abfallprodukte, auĂźerdem wird radioaktives Uran und Thorium beim Abbauprozess freigesetzt. Diese Stoffe gelangen zumindest teilweise ins Grundwasser, kontaminieren so Fauna und Flora erheblich und werden fĂĽr den Menschen als gesundheitsschädlich eingestuft.“ berichtet das ARD-Fernsehmagazin Panorama.

Weitere wirtschaftlich verwertbare Vorkommen finden sich in Australien.

Gewinnung

Nach einer aufwändigen Abtrennung der Neodymbegleiter wird das Oxid mit Fluorwasserstoff zu Neodymfluorid umgesetzt und anschließend mit Calcium unter Bildung von Calciumfluorid zu Neodym reduziert. Calciumreste und Verunreinigungen trennt man in einer Umschmelzung im Vakuum ab.
2011 recherchierte der NDR, dass bei der Förderung, die vor allen Dingen in China betrieben wird, durch die freigesetzten giftigen Abfallstoffe und radioaktiven Nebenstoffen enorme Umweltschäden erzeugt werden.
Die Herstellung durch Elektrolyse von Neodymhalogeniden wird heute selten angewandt.

Neodym, Nd, Ordnungszahl 60Besonderheiten

Das silbrigweiß glänzende Metall gehört zu den Lanthanoiden und Metallen der Seltenen Erden. Es ist an der Luft etwas korrosionsbeständiger als Europium, Lanthan, Cer oder Praseodym, bildet aber leicht eine rosaviolette Oxid-Schicht aus, welche an der Luft abblättern kann. Bei hohen Temperaturen verbrennt es zum Sesquioxid Nd2O3.
Mit Wasser reagiert es unter Bildung von Wasserstoff zum Neodymhydroxid Nd(OH)3. Mit Wasserstoff setzt es sich zum Hydrid NdH2 um. Neben der Hauptwertigkeit/Oxidationszahl 3 kommen unter besonderen Bedingungen auch die Oxid-
ationszahlen 2 und 4 vor.

Verwendung

Neodym-Eisen-Borverbindungen zur Herstellung stärkster Magnete. Sie werden genutzt für Kernspintomographen, Mikromotoren und Festplatten (Positionierung der Schreib-/Leseköpfe), Dauermagnet-Rotoren (z. B. Schritt- und Servomotoren, effiziente permanenterregte Gleichstrommaschinen z.B. in einigen Windkraftanlagentypen, zum Antrieb von Elektro- und Hybridfahrzeugen sowie als Modellbau-Antriebe), Linearmotoren für Positionierachsen, z. B. CNC-Maschinen, hochwertige Lautsprecher und Kopfhörer. Gegenüber den Samarium-Cobalt-Magneten sind sie stärker und wesentlich preiswerter, aber auch wesentlich empfindlicher gegen Hitze. Neodymsalze zum Färben von Emaille
Blaue Porzellanfarbe
Neodym(III)-oxid zur Glasfärbung. Es erzeugt sehr warme violette bis weinrote und graue Töne. Solche Gläser besitzen scharfe Absorptionsbanden und werden in der Astronomie zum Kalibrieren benutzt.
Entfärben von eisenhaltigem Glas
UV-absorbierende Gläser (Sonnenschutzglas)
Bestandteil des industriell weitverbreiteten Neodym-YAG-Lasers
Neodymoxiddotiertes Bariumtitanat fĂĽr Kondensator-Dielektrika
Wegen seiner pyrophoren Eigenschaften auch als Legierungspartner mit Cer in Feuersteinen
Zur Herstellung von Neodym-katalysiertem Polybutadienkautschuk (Nd-PBR)
Neodym-Eisen-Bor (Nd2Fe14B) ist derzeit der stärkste Werkstoff für Dauermagnete. Sie erreichen eine Remanenz von bis zu 1,4 Tesla. Die Koerzitivfeldstärke jHc schwankt im Bereich von 870 bis 2750 kA/m.

Allgemein
Name, SymbolOrdnungszahl Neodym, Nd, 60
Serie Lanthanoide
Gruppe, Periode, Block La, 6, f
Aussehen silbrig weiĂź, gelblich
CAS-Nummer 7440-00-8
Massenanteil an der ErdhĂĽlle 22 ppm
Atomar
Atommasse 144,24 u
Atomradius 185 pm
Kovalenter Radius 201 pm
Elektronenkonf. [Xe] 4f(4) 6s2
1. Ionisierungsenergie 533,1 KJ/mol
2. Ionisierungsenergie 1040 KJ/mol
3. Ionisierungsenergie 2130 KJ/mol
Physikalisch
Aggregatszustand fest
Kristallstruktur hexagonal
Dichte 7,003 g/cm3 (25 °C)
Magnetismus paramagnetisch (χm = 3,6 * 10(-3))
Schmelzpunkt 1297 K (1024 C)
Siedepunkt 3373 K (3100 C)
Molares Volumen 20,59 * 10(-6)m(3)/mol
Verdampfungswärme 285 KJ/mol
Schmelzwärme 7,1 KJ/mol
Elektrische Leitfähigkeit 1,56*10(6) A/(V*m)
Wärmeleitfähigkeit 17 W/(m*K)
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