- Neodymium
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Eigenschaften Allgemein Name, Symbol, Ordnungszahl Neodym, Nd, 60 Serie Lanthanoide Gruppe, Periode, Block La, 6, f Aussehen silbrigweiß, gelblicher Farbton CAS-Nummer 7440-00-8 Atomar Atommasse 144,24 u Atomradius (berechnet) 185 (206) pm Kovalenter Radius 164 pm Elektronenkonfiguration [Xe]4f46s2 Elektronen pro Energieniveau 2, 8, 18, 22, 8, 2 Austrittsarbeit 3,2 eV 1. Ionisierungsenergie 533,1 kJ/mol 2. Ionisierungsenergie 1040 kJ/mol 3. Ionisierungsenergie 2130 kJ/mol Physikalisch Aggregatzustand fest Kristallstruktur Hexagonal Dichte 6,8 g/cm3 Mohshärte 2 - 3 Schmelzpunkt 1297 K (1024 °C) Siedepunkt 3373 K (3100 °C) Molares Volumen 20,59 · 10-6 m3/mol Verdampfungswärme 273 kJ/mol Schmelzwärme 7,14 kJ/mol Dampfdruck 6,03 · 10-3 Pa bei 2890 K Schallgeschwindigkeit 2330 m/s bei 293,15 K Spezifische Wärmekapazität 190 J/(kg · K) Elektrische Leitfähigkeit 1,57 · 106 A/(V · m) Wärmeleitfähigkeit 16,5 W/(m · K) Chemisch Oxidationszustände 3 , 4 Oxide (Basizität) (leicht basisch) Normalpotential -2,431 V (Nd3+ + 3e- → Nd) Elektronegativität 1,14 (Pauling-Skala) Isotope Isotop NH t1/2 ZM ZE MeV ZP 140Nd 3,37 d ε 0,222 140Pr 141Nd 2,49 h ε 1,823 141Pr 142Nd 27,13 %
Stabil 143Nd 12,18 %
Stabil 144Nd 23,8 %
2,29 · 1015 a α 1,905 140Ce 145Nd 8,3 %
Stabil 146Nd 17,19 %
Stabil 147Nd 10,98 d β− 0,896 147Pm 148Nd 5,76 %
Stabil 149Nd 1,728 h β− 1,691 149Pm 150Nd 5,64 %
1,1 · 1019 a β−β− 3,367 150Sm NMR-Eigenschaften Sicherheitshinweise Gefahrstoffkennzeichnung [1] 
Leicht-
entzündlichReizend (F) (Xi) R- und S-Sätze R: 11-36/37/38 S: 16-26-33-36/37/39 Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.Neodym (Nomenklaturempfehlung war zeitweise: Neodymium) ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Nd und der Ordnungszahl 60. Die Elementbezeichnung leitet sich von den griechischen Worten neos für „neu“ und didymos für „Zwilling“ ab. Das Element wird den Metallen der seltenen Erden zugeordnet.
Inhaltsverzeichnis
Geschichte
NeodymNeodym 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.
Vorkommen
Neodym kommt in natürlicher 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[2]. Weitere wirtschaftlich verwertbare Vorkommen finden sich in Australien. Diese werden aber noch nicht abgebaut, sondern erst in Zukunft von den Firmen Lynas Corp. und Arafura Resources erschlossen. Da die Patente zu gesinterten Permanentmagneten auf Neodymbasis abgelaufen sind, wird der Markt derzeit von billigen Magneten aus China überschwemmt.
Gewinnung und Herstellung
Nach einer aufwändigen Abtrennung der anderen Neodymbegleiter wird das Oxid mit Fluorwasserstoff zu Neodymfluorid umgesetzt. Anschließend wird dieses mit Calcium unter Bildung von Calciumfluorid zu Neodym reduziert. Die Abtrennung verbleibender Calciumreste und Verunreinigungen erfolgt in einer zusätzlichen Umschmelzung im Vakuum.
Die Herstellung durch Elektrolyse von Neodymhalogenen wird heute selten angewandt.
Eigenschaften
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 Oxidschicht aus, die an Luft abblättert. 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 Oxidationszahlen 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 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 wesentlich preiswerter.
- 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 für Kondensator-Dielektrikum
- Wegen seiner pyrophoren Eigenschaften auch als Legierungspartner mit Cer in Feuersteinen
Verbindungen
- Neodym(III)-oxid Nd2O3
- Neodym(III)-sulfat Nd2(SO4)3 · 8 H2O
- Neodymacetat Nd(C2H3O2)3
- Neodymfluorid NdF3
- Neodymchlorid NdCl3, wasserfrei
- Neodymbromid NdBr3, wasserfrei, zwei Modifikationen
- Neodym(II)-bromid NdBr2, nur wasserfrei
- Neodym(II,III)-bromid Nd4Br9, nur wasserfrei
- Neodymiodid NdI3, wasserfrei
Sonstige Stoffe
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.
Einzelnachweise
- ↑ Eintrag zu Neodym in der GESTIS-Stoffdatenbank des BGIA, abgerufen am 28.4.2008 (JavaScript erforderlich)
- ↑ Spiegel Online, 10.04.2009: Das neue Gold
Weblinks
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