Неодим, Nd (Neodim, Nеоdymium)

Серебристо-белый металл группы лантаноидов. На воздухе покрывается оксидной пленкой, медленно реагирует с холодной водой, быстро - с горячей. Применяется в сплавах для получения постоянных магнитов, в оптических стеклах.

атомный номер	60
атомная масса	144,24
степени окисления	0, +2, +3, +4
температура плавления (К)	1294
температура кипения (К)	3341
цвет простого вещества	металл
плотность	7007 кг/м3
основные изотопы	д.о.
соединения	NdO, NdCl2, NdSO4, Nd2O3

Неодим (англ. Neodymium, франц. Neodyme, нем. Neodym) впервые был получен при разложении мнимого элемента дидимия (Didymium). В 1841 г. Мозандер разделил лантановую землю на две; одна из них сохранила старое название "лантан", вторая была названа дидимия (от греч. - парный, близнец). Уже в то время подозревали, что дидимия представляет собой смесь неизвестных земель, и действительно, в 1879 г. Лекок де Буабоцран выделил из нее землю, которую назвал самария.

Спустя три года Ауэр фон Вельсбах разделил оставшуюся дидимию еще на две новые земли, элементы которых наименовал празеодимом и неодимом. Название неодим произведено от слова "дидимия" и греч. приставки "нео" (новый).

«Новый близнец» – второй по распространенности среди всех лантаноидов. Его в земной коре даже больше, чем самого лантана, – 2,5·10^–3 и 1,8·10^–3% соответственно. Есть даже селективный неодимовый минерал – эшинит. В этот минерал входят окислы кальция, тория, тантала, ниобия, иттрия, лантана и лантаноидов, больше всего церия и неодима. Природный неодим состоит из семи изотопов – с массовыми числами от 142 до 146, а также 148 и 150. Самый распространенный из них – неодим-142. Второй по распространенности изотоп – неодим-144 – слабо радиоактивен; период его полураспада 5·10¹⁵ лет – величина на много порядков большая, чем возраст нашей планеты. А вот искусственные изотопы неодима, напротив, живут очень недолго. Время их жизни исчисляется в лучшем случае считанными днями.

Хорошо изучены многие соединения неодима, не отличающиеся единством окраски. Так, окись неодима Nd₂O₃ – голубого цвета, его нитрат, бромид и иодид – сиреневого. Последний, правда, на свету разлагается и буреет – выделяется элементарный иод. Нерастворимый в воде, а на холоде и в кислотах, трифторид неодима окрашен в розовый цвет, сульфид Nd₂S₃ – в зеленый, карбид – в коричневато-золотистый, а гексаборид NdB₈ – в синий. Не потому ли стеклам, содержащим не менее 4,3% окиси неодима, свойствен «александритовый эффект»? Как и этот драгоценный камень, неодимовое стекло меняет окраску в зависимости от освещения. Художественные изделия из сортового неодимового стекла советского производства не раз с успехом демонстрировались на международных выставках.

Неодимовое стекло используют не только для изготовления красивых ваз и художественных изделий. Применяется оно и в лазерной технике. Ион Nd³⁺ дает лазерное излучение в инфракрасной области спектра. Для специальных стекол получают окись неодима чрезвычайно высокой чистоты – 99,996% Nd₂O₃.

В общем, не удивительно, что из всех соединений элемента №60 самым важным стала его окись Nd₂O₃. Она обладает комплексом превосходных физико-химических свойств и, кроме того, достаточно доступна. Важное применение нашла она, в частности, в электрических приборах - как диэлектрик, отличающийся минимальными коэффициентами теплового расширения.

Области применения других соединений элемента №60 ограничены производством стекла, керамики, глазурей.

Достаточно широко используется и сам неодим.

Из всех лантаноидов элемент №60 лучше всего влияет на свойства магниевых, алюминиевых и титановых сплавов. В Советском Союзе созданы высокопрочные магниевые сплавы, легированные неодимом и цирконием. Предел длительной прочности при повышенных температурах у таких сплавов намного больше, чем у магниевых сплавов, легированных иными элементами. Об этом наглядно свидетельствует приведенная здесь диаграмма. Что же касается причин столь эффективного действия неодима, то, видимо, здесь лучше всего сослаться на мнение специалистов. Цитируем одну из серьезных научных статей о легировании неодимом. «1) Неодим обладает максимальной растворимостью в магнии, которая способствует наибольшему эффекту упрочнения сплава в результате термической обработки; 2) скорость диффузии неодима в магнии по сравнению с другими изученными редкоземельными металлами оказывается наименьшей – это служит причиной меньшей скорости разупрочнения сплава при повышенных температурах, а следовательно, более высокой жаропрочности».

Алюминий, легированный неодимом, химически взаимодействует с ним. Образуются соединения состава NdAl₄ и NdAl₂. В итоге 5%-ная добавка неодима почти вдвое увеличивает предел прочности алюминия. Во много раз возрастает и твердость сплава. Эти закономерности установлены работниками Института металлургии АН СССР.

Подобным же образом неодим действует и на свойства титана: добавка 1,2% церия увеличивает предел прочности титана с 32 до 38...40 кг/мм², а примерно такая же добавка неодима - до 48...50 кг/мм².

Говорить о том, насколько важны в наше время сплавы на основе магния, алюминия и титана, вероятно, излишне. Безусловно благотворное влияние неодима на эти важные металлы – главное, чем сегодня интересен для металлургов элемент с атомным номером 60.

---

А, поработав немного с таблицей Менделеева, я написал полное распределение электронов по орбиталям (везде оно сокращено)
Получилось так: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f⁴ 5s² 5p⁶ 6s²