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 zĂ€hlt damit auch zu den Metallen der seltenen Erden. Die Elementbezeichnung leitet sich von den griechischen Worten ÎœÎ­ÎżÏ‚ neos fĂŒr „neu“ und ÎŽÎŻÎŽÏ…ÎŒÎżÏ‚ didymos fĂŒr „Zwilling“ (als Zwilling von Lanthan) ab.

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

Weitere wirtschaftlich verwertbare Vorkommen finden sich in Australien.

Gewinnung

Nach einer aufwĂ€ndigen 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 UmweltschÀden erzeugt werden.
Die Herstellung durch Elektrolyse von Neodymhalogeniden wird heute selten angewandt.

Neodym, Nd, Ordnungszahl 60Besonderheiten

Das silbrigweiß glĂ€nzende Metall gehört zu den Lanthanoiden und Metallen der Seltenen Erden. Es ist an der Luft etwas korrosionsbestĂ€ndiger als Europium, Lanthan, Cer oder Praseodym, bildet aber leicht eine rosaviolette Oxid-Schicht aus, welche an der Luft abblĂ€ttern 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 stĂ€rkster Magnete. Sie werden genutzt fĂŒr 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 fĂŒr Positionierachsen, z. B. CNC-Maschinen, hochwertige Lautsprecher und Kopfhörer. GegenĂŒber den Samarium-Cobalt-Magneten sind sie stĂ€rker und wesentlich preiswerter, aber auch wesentlich empfindlicher gegen Hitze. Neodymsalze zum FĂ€rben von Emaille
Blaue Porzellanfarbe
Neodym(III)-oxid zur GlasfÀrbung. Es erzeugt sehr warme violette bis weinrote und graue Töne. Solche GlÀser besitzen scharfe Absorptionsbanden und werden in der Astronomie zum Kalibrieren benutzt.
EntfÀrben von eisenhaltigem Glas
UV-absorbierende GlÀser (Sonnenschutzglas)
Bestandteil des industriell weitverbreiteten Neodym-YAG-Lasers
Neodymoxiddotiertes Bariumtitanat fĂŒr 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 stĂ€rkste Werkstoff fĂŒr Dauermagnete. Sie erreichen eine Remanenz von bis zu 1,4 Tesla. Die KoerzitivfeldstĂ€rke 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 weiß, gelblich
CAS-Nummer 7440-00-8
Massenanteil an der ErdhĂŒlle 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
VerdampfungswÀrme 285 KJ/mol
SchmelzwÀrme 7,1 KJ/mol
Elektrische LeitfÀhigkeit 1,56*10(6) A/(V*m)
WÀrmeleitfÀhigkeit 17 W/(m*K)
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