नियोडिमियम एक रासायनिक तत्व है जिसका प्रतीक एनडी और परमाणु क्रमांक 60 है। यह एक नरम, चांदी की धातु है जो हवा में धूमिल हो जाती है। इसकी खोज 1885 में ऑस्ट्रियाई रसायनज्ञ कार्ल ऑर वॉन वेल्सबैक ने की थी। यह पदार्थ मोनाजाइट रेत के निक्षेपों और खनिज बास्टनासाइट में महत्वपूर्ण मात्रा में मौजूद है।
इतिहास
रेअर अर्थ मेटल नियोडिमियम की खोज ऑस्ट्रिया के रसायनज्ञ बैरन कार्ल एयूर वॉन वेल्सबैक ने 1885 में वियना में की थी। वैज्ञानिक ने स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण द्वारा अलग होने के बाद नाइट्रिक एसिड से डबल अमोनियम नाइट्रेट टेट्राहाइड्रेट के आंशिक क्रिस्टलीकरण द्वारा डिडियम नामक सामग्री से एक नया पदार्थ (साथ ही तत्व प्रेजोडायमियम) अलग किया। हालांकि, 1925 तक तत्व को उसके शुद्धतम रूप में प्राप्त करना संभव नहीं था।
1940 के दशक के अंत तक, धातु के उत्पादन की मुख्य व्यावसायिक विधि नाइट्रेट्स का दोहरा क्रिस्टलीकरण था। विधि अप्रभावी है, और प्राप्त पदार्थ की मात्रा छोटी थी। लिंडसे केमिकल डिवीजन ने सबसे पहले नियोडिमियम का बड़े पैमाने पर उत्पादन शुरू किया थाआयन-विनिमय शुद्धि विधि। 1950 के दशक से, अत्यधिक शुद्ध (99% से अधिक) तत्व मुख्य रूप से दुर्लभ पृथ्वी समृद्ध मोनाजाइट से आयन एक्सचेंज प्रक्रिया द्वारा इसके हलाइड लवण के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा उत्पादित किया गया है।
वर्तमान में, अधिकांश धात्विक नियोडिमियम बास्टनासाइट से निकाला जाता है। प्रौद्योगिकी में प्रगति और बेहतर सफाई विधियों के विकास ने इसे उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किया है।
विवरण
रासायनिक तत्व प्राकृतिक रूप से धात्विक रूप में नहीं होता है, यह पदार्थ डाइडियम से अलग किया जाता है, जिसमें इसे अन्य लैंथेनाइड्स (विशेषकर, प्रेजोडायमियम के साथ) के साथ मिलाया जाता है। यद्यपि नियोडिमियम को एक दुर्लभ पृथ्वी धातु के रूप में वर्गीकृत किया गया है, यह एक काफी सामान्य तत्व है, जो कम से कम कोबाल्ट, निकल या तांबे के रूप में होता है, और व्यापक रूप से पृथ्वी की पपड़ी में वितरित किया जाता है। अधिकांश पदार्थ चीन से आता है।
नियोडिमियम यौगिकों का पहली बार व्यावसायिक रूप से 1927 में कांच के रंगों के रूप में उपयोग किया गया था और यह तमाशा लेंस में एक लोकप्रिय योजक बना हुआ है। एनडी3+ आयनों की उपस्थिति के कारण नियोडिमियम यौगिकों का रंग अक्सर लाल-बैंगनी रंग का होता है, लेकिन यह प्रकाश के प्रकार के आधार पर भिन्न होता है।
आवेदन
एनडोडिमियम-डॉप्ड लेंस का उपयोग लेज़रों में किया जाता है जो 1047 और 1062 नैनोमीटर के बीच तरंग दैर्ध्य के साथ अवरक्त विकिरण का उत्सर्जन करते हैं। उनका उपयोग अत्यंत उच्च शक्ति वाले सिस्टम में किया जाता है, उदाहरण के लिए, जड़त्वीय प्रयोगों मेंरोकथाम।
एनडी: धातु का उपयोग अन्य क्रिस्टल (जैसे येट्रियम एल्यूमीनियम गार्नेट) के साथ एनडी: वाईएजी लेजर में भी किया जाता है। यह सेटअप आमतौर पर लगभग 1064 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ अवरक्त किरणों का उत्सर्जन करता है। यह सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले सॉलिड स्टेट लेज़रों में से एक है।
नियोडिमियम धातु का एक अन्य महत्वपूर्ण उपयोग मिश्र धातुओं में एक प्रबलिंग घटक के रूप में है जो शक्तिशाली, उच्च शक्ति वाले स्थायी चुम्बक बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। माइक्रोफ़ोन, पेशेवर लाउडस्पीकर, इन-ईयर हेडफ़ोन, उच्च प्रदर्शन डीसी मोटर, कंप्यूटर हार्ड ड्राइव जैसे उत्पादों में इनका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जहां कम चुंबकीय द्रव्यमान (वॉल्यूम) या मजबूत चुंबकीय क्षेत्र की आवश्यकता होती है।
बड़े नियोडिमियम मैग्नेट का उपयोग उच्च शक्ति और वजन वाले इलेक्ट्रिक मोटर्स (जैसे हाइब्रिड कार) और जनरेटर (जैसे एयरक्राफ्ट और विंड फार्म इलेक्ट्रिकल जनरेटर) में किया जाता है। इसके अलावा, तत्व का उपयोग कुछ मिश्र धातुओं को सख्त करने के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, इस पदार्थ का सिर्फ 1.5% मिलाने के बाद टाइटेनियम डेढ़ गुना मजबूत हो जाता है।
भौतिक गुण
धात्विक नियोडिमियम क्लासिक मिस्चमेटल (दुर्लभ पृथ्वी तत्वों का एक मिश्र धातु) में मौजूद है, जहां इसकी एकाग्रता आमतौर पर 18% के क्रम में होती है। अपने शुद्ध रूप में, तत्व में चमकदार चांदी-सोने की धातु की चमक होती है, लेकिन सामान्य हवा में जल्दी से ऑक्सीकरण हो जाता है। एक ऑक्साइड परत बनती है और बंद हो जाती है, जिससे धातु को और ऑक्सीकरण के लिए उजागर किया जाता है। इस प्रकार,पदार्थ का सेंटीमीटर नमूना एक वर्ष के भीतर पूरी तरह से ऑक्सीकृत हो जाता है।
नियोडिमियम आमतौर पर दो एलोट्रोपिक रूपों में मौजूद होता है, जिसमें एक डबल हेक्सागोनल क्यूबिक संरचना से केंद्र-से-केंद्र परिवर्तन होता है। यह 1024°C पर पिघलना शुरू करता है और 3074°C पर उबलता है। ठोस अवस्था में पदार्थ का घनत्व 7.01 g/cm3, द्रव अवस्था में 6.89 g/cm3.
परमाणु गुण:
- ऑक्सीकरण अवस्था: +4, +3, +2 (बेसिक ऑक्साइड)।
- इलेक्ट्रोनगेटिविटी: 1, 14 (मतदान पैमाने)।
- तापीय चालकता: 16.5 W/(m K).
- आयनीकरण ऊर्जा: 1:533, 1 kJ/mol, 2: 1040 kJ/mol, 3:2130 kJ/mol.
- परमाणु की त्रिज्या: 181 पिकोमीटर।
रासायनिक गुण
धातु नियोडिमियम हवा में धीरे-धीरे धूमिल हो जाता है और नियोडिमियम (III) ऑक्साइड बनाने के लिए लगभग 150 डिग्री सेल्सियस पर आसानी से जल जाता है:
4एनडी + 3ओ2 → 2एनडी2ओ3
यह एक विद्युत धनात्मक तत्व है। यह ठंडे पानी के साथ धीरे-धीरे प्रतिक्रिया करता है, बल्कि गर्म पानी के साथ तेजी से प्रतिक्रिया करता है, जिससे नियोडिमियम (III) हाइड्रॉक्साइड बनता है:
2Nd(s) + 6H2O(l) → 2Nd(OH)3 (aq) + 3H 2(जी)
धातु सभी हैलोजन के साथ सख्ती से प्रतिक्रिया करती है, तनु सल्फ्यूरिक एसिड में आसानी से घुल जाती है जिससे समाधान बनता है जिसमें बैंगनी एनडी (III) आयन होता है।
उत्पादन
Neodymium धातु प्रकृति में कभी भी मुक्त तत्व के रूप में नहीं होती है। यह अयस्क जैसे से खनन किया जाता हैbastnäsite और monazite, जिसमें यह अन्य lanthanides और अन्य तत्वों के साथ जुड़ा हुआ है। इन खनिजों के लिए मुख्य खनन क्षेत्र चीन, अमेरिका, ब्राजील, भारत, श्रीलंका और ऑस्ट्रेलिया में स्थित हैं। रूस में छोटी जमा राशि का भी पता लगाया गया है।
नियोडिमियम का भंडार लगभग 8 मिलियन टन अनुमानित है। पृथ्वी की पपड़ी में इसकी सांद्रता लगभग 38 मिलीग्राम/किलोग्राम है, जो कि सेरियम के बाद दुर्लभ पृथ्वी तत्वों में दूसरा सबसे अधिक है। विश्व धातु उत्पादन लगभग 7000 टन है। उत्पादन का मुख्य भाग चीन का है। पीआरसी सरकार ने हाल ही में तत्व को रणनीतिक रूप से महत्वपूर्ण माना और इसके निर्यात पर प्रतिबंध लगाए, जिससे उपभोक्ता देशों में कुछ चिंता हुई और नियोडिमियम की कीमत में तेज वृद्धि $ 500 हो गई। आज, प्रति किलोग्राम शुद्ध धातु की औसत कीमत $300-350 के बीच भिन्न होती है, नियोडिमियम ऑक्साइड सस्ते होते हैं: $70-130।
ऐसे मामले हैं जब चीनी सरकार के प्रतिबंधों को दरकिनार करते हुए अवैध व्यापार के कारण धातु का मूल्य $40 तक गिर गया। मूल्य निर्धारण और उपलब्धता अनिश्चितताओं ने जापानी कंपनियों को कम या कोई दुर्लभ पृथ्वी तत्वों के साथ स्थायी चुंबक और संबंधित इलेक्ट्रिक मोटर विकसित करने के लिए प्रेरित किया है।
