(化学元素)

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钕为银白色金属,熔点1024°C,密度7.004克/厘米3,有顺磁性。钕是最活泼的稀土金属之一,在空气中能迅速变暗,生成氧化物;在冷水中缓慢反应,在热水中反应迅速。掺钕的钇铝石榴石和钕玻璃可代替红宝石做激光材料,钕和玻璃可做护目镜。钕(Nd):伴随着镨元素的诞生,钕元素也应运而生,钕元素的到来活跃了稀土领域,在稀土领域中扮演着重要角色,并且左右着稀土市场。
中文名
外文名
neodymium
元素符号
Nd
原子量
144.242
元素类型
金属元素
原子序数
60
发现人
冯·韦尔塞巴赫
CAS号
7440-00-8
EINECS登录号
231-109-3
熔点
1024℃
危险性符号
Xi:刺激性物品
危险性描述
R36/37/38刺激眼睛、皮肤
性 状
溶于稀酸,易燃,不稳定
贮 存
充氩密封保存

理化性质 编辑

物理性质

单质密度: 7.007 g/cm3
单质熔点: 1024 ℃
单质沸点: 3074 ℃
体积弹性模量:Gpa,31.8
原子化焓:kJ /mol @25℃322
金属钕 金属钕
热容:J /(mol· K):27.45
导电性:10^6/(cm ·Ω ):0.0157
导热系数:W/(m·K):16.5
熔化热:(千焦/摩尔):7.140
汽化热:(千焦/摩尔):273.0
原子体积:(立方厘米/摩尔):20.6
元素在宇宙中的含量:(ppm):0.01
元素在太阳中的含量:(ppm):0.003
元素在海水中的含量:(ppm)
太平洋表面 0.0000018
地壳中含量:(ppm):38
元素原子量:144.24
晶体结构:晶胞为六方晶胞。
常见化合价: +3
电负性: 1.14
外围电子排布: 4f4 6s2
核外电子排布: 2,8,18,22,8,2
电子层:K-L-M-N-O-P
同位素及放射线: *Nd-142 Nd-143 Nd-144(放 α[2.1E15y]) Nd-145 Nd-146 Nd-147[10.98d] Nd-148 Nd-149[1.72h] Nd-150
质子数:60
中子数:84
电子数:60
原子核亏损质量:0.95808u
电子亲合和能: 0 KJ·mol-1
第一电离能: 530 KJ·mol-1
第二电离能: 1034 KJ·mol-1
第三电离能: 0 KJ·mol-1
原子半径: 2.64 埃
离子半径: 未知 埃
共价半径: 1.64 埃
晶胞参数:
a = 365.8 pm
b = 365.8 pm
c = 1179.9 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 120°
氧化态:
Main Nd+3
Other Nd+2, Nd+4
金属钕 金属钕
维氏硬度:343MPa
声音在其中的传播速率:(m/S) 2330
电离能 (kJ /mol)
M - M+ 529.6
M+ - M2+ 1035
M2+ - M3+ 2130
M3+ - M4+ 3899
因为钕离子的吸收谱线比较特殊,在不同光源下有不同颜色
钕离子吸收谱线 钕离子吸收谱线
荧光灯下从(左到右的是硫酸钕,硝酸钕氯化钕
南昌万花楼 荧光灯下 荧光灯下
节能灯下(顺序同上)
南昌万花楼
节能灯下南昌万花楼 节能灯下
正常日光下(顺序同上)
日光下 南昌万花楼 日光下

化学性质

较活泼,室温下在空气中缓慢氧化,并可以燃烧,生成氧化钕
4 Nd + 3 O2= 2 Nd2O3
和冷水反应缓慢,和热水反应迅速,生成氢氧化钕
  
2 Nd + 6 H2O =2 Nd(OH)3 + 3 H2
可以和卤素发生剧烈的反应
2 Nd + 3 F2 = 2 NdF3
2 Nd + 3 Cl2 = 2 NdCl3
2 Nd + 3 Br2 = 2 NdBr3
2 Nd + 3 I2 = 2 NdI3
可以和酸发生反应
例如2 Nd + 3 H2SO4 = Nd2(SO4)3+3 H2
硫酸钕晶体 硫酸钕晶体

历史简介 编辑

钕在维也纳于1885年由Karl Auer发现。它的故事开始于铈的发现,Carl Gustav Mosander于1839年从铈中提取出了didymium(镨钕混合物)。后来发现这是镧系元素的混合物,于1879年,钐从didymium中被提取出来,接下来的一年钆被提取。在1885年,Auer从didymium中获取了钕和镨,原子光谱学揭露了它们的存在。Didymium被Bohuslav Brauner研究,在布拉格于1882年,它根据它的来源展现出了多变性。在当时他完成了他的发现,Auer曾是伟大的德国化学家Robert Bunsen的研究生,他是didymium的世界专家,但他立即承认了Auer的发现,然而其它化学家在好多年内仍留有怀疑。
这种纯净的金属样本于1925年被第一次生产。

发现 编辑

发现人:冯·韦尔塞巴赫 发现年代:1885年
发现过程:1885年由冯·韦尔塞巴赫发现的。
元素描述:银白色金属,较活泼,室温下在空气中缓慢氧化,能
和酸作用放出氢。有顺磁性。
元素来源:存在于独居石中,由含水氯化钕经脱水后用金属钙还原,或由无水氯化钕经熔融后电解而制得。元素用途:用于制造特种合金、电子仪器和光学玻璃。在制造激光器材方面,有着重要的应用。元素辅助资料:
莫桑德尔先后发现镧、铒和铽以后,各国化学家特别注意从已发现的稀土元素去分离新的元素。在发现钐和钆的同一时期里,1885年奥地利化学家韦尔塞巴赫从didymium(当时被认为是一种稀土元素)的氧化物中分离出两种新元素的氧化物,其中一种被命名为neodidymium,后来被简化为neodymium,元素符号Nd。
钕、镨、钆、钐都是从当时被认为是一种稀土元素didymium中分离出来的。由于它们的发现,didymium不再被保留。而正是它们的发现打开了发现稀土元素的第三道大门,是发现稀土元素的第三阶段。但这仅是完成了第三阶段的一半工作。确切的将应该是打开了铈的大门或完成了铈的分离,另一半就将是打开钇的大门或是完成钇的分离。
钕
钕是稀土金属中的一种。稀土是历史遗留的名称,从18世纪末叶开始被陆续发现。当时人们惯于把不溶于水的固体氧化物称作土,例如把氧化铝叫做陶土,氧化镁叫苦土。稀土是以氧化物状态分离出来,很稀少,因而得名稀土,稀土元素的原子序数是21(Sc)、39(Y)、57(La)至71(Lu)。它们的化学性质很相似,这是由于核外电子结构特点所决定的。它们一般均生成三价化合物。钪的化学性质与其它稀土差别明显,一般稀土矿物中不含钪。钷是从铀反应堆裂变产物中获得,放射性元素147Pm半衰期2.7年。过去认为钷在自然界中不存在,直到1965年,荷兰的一个磷酸盐工厂在处理磷灰石中,才发现了钷的痕量成分。
因此,中国1968年将钷划入64种有色金属之外。1787年瑞典人阿累尼斯(C.A.Arrhenius)在斯德哥尔摩(Stockholm)附近的伊特比(Ytterby)小镇上寻得了一块不寻常的黑色矿石,1794年芬兰化学家加多林(J.Gadolin)研究了这种矿石,从其中分离出一种新物质,三年后(1797年),瑞典人爱克伯格(A.G.Ekeberg)证实了这一发现,并以发现地名给新的物质命名为Ytteia(钇土)。后来为了纪念加多林,称这种矿石为Gadolinite(加多林矿,即硅铍钇矿)。 1803年德国化学家克拉普罗兹(M.H.Klaproth)和瑞典化学家柏齐力阿斯(J.J.Berzelius)及希生格尔(W.Hisinger)同时分别从另一矿石(铈硅矿)中发现了另一种新的物质---铈土(Ceria)。
1839年瑞典人莫桑得尔(C.G.Mosander)发现了镧和镨钕混合物(didymium)。1885年奥地利人威斯巴克(A.V.Welsbach)从莫桑得尔认为是“新元素”的镨钕混合物中发现了镨和钕。1879年法国人布瓦普德朗(L.D.Boisbauder)发现了钐。1901年法国人德马尔赛(E.A.Demarcay)发现了铕。1880年瑞士马利纳克(Marignac)发现了钆。1843年莫桑得尔发现了铽和铒。1886年布瓦普德朗发现了镝。1879年瑞典人克利夫(P.T.Cleve)发现了钬和铥。1974年美国人马瑞斯克(J.A.Marisky)等从铀裂产物中得到钷。1879年瑞典人尼尔松(L.F.Nilson)发现了钪。从1794年加多林分离出钇土至1947年制得钷,历时150多年。

用途 编辑

钕元素凭借其在稀土领域中的独特地位,多年来成为市场关注的热点。金属钕的最大用户是钕铁硼永磁材料。钕铁硼永磁体的问世,为稀土高科技领域注入了新的生机与活力。钕铁硼磁体磁能积高,被称作当代“永磁之王”,以其优异的性能广泛用于电子、机械等行业。阿尔法磁谱仪的研制成功,标志着我国钕铁硼磁体的各项磁性能已跨入世界一流水平。钕还应用于有色金属材料。在镁或铝合金中添加1.5-2.5%钕,可提高合金的高温性能、气密性和耐腐蚀性,广泛用作航空航天材料。另外,掺钕的钇铝石榴石产生短波激光束,在工业上广泛用于厚度在10mm以下薄型材料的焊接和切削。在医疗上,掺钕钇铝石榴石激光器代替手术刀用于摘除手术或消毒创伤口。钕也用于玻璃和陶瓷材料的着色以及橡胶制品的添加剂。随着科学技术的发展,稀土科技领域的拓展和延伸,钕元素将会有更广阔的利用空间。
根据中央电视台报道,国家质量总局卫生部曾发表声明:钕不能作为原料添加生产化妆品,但由于钕广泛存在于自然界,生产过程中会微量混入,正常使用含微量钕的化妆品对消费者的健康危害较低。SK-II恢复在华销售时曾表示:新上市SK-II化妆品仍难避免会含钕。根据《南方周末》报道:生产过程中无可避免地混入微量钕,应该是化妆品存在的普遍现象。
美容专家表示,化学的物质会有一定的副作用,但是总体来讲,如将化学物质控制在有限的量之内 ,益处是大于害处的。比如说铅和汞,汞这种元素有美白作用,而铅则能够去角质层,它们对皮肤都是有益的,但是一定要在正常的量之内。
国家质检总局和相关专家均表示目前化妆品成品中的铬、钕的安全含量在国内没有明文规定。国际卫生组织规定人每天的安全摄入量是1mg。
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