Неодим

Гидроксид неодима (III) Nd(OH)3

        При добавлении растворов щелочей к солям неодима в осадок выпадают либо основные соли, либо гидроксид:

Nd + 2KOH -> +

Nd + 3KOH -> +  .

 

          Гидроксид неодима нерастворим, имеет слабоосновный характер. Поэтому он не растворяется в разбавленных щелочах, но легко растворяется в кислотах с образованием солей. В концентрированных растворах щелочей растворение хотя и происходит с образованием солей типа MNdO2, но эти соли немедленно гидролизуются водой. Следовательно, гидроксид неодима - слабоамфотерное соединение с резким преобладанием основных свойств.

Комплексные соединения неодима

           Неодим способен образовывать комплексные соединения. Координационные числа равны 6-12, это объясняется участием в образовании связей f-орбиталей. Неодим образует устойчивые комплексные соединения с полидентантными лигандами. Комплексообразование с монодентантными лигандами не характерно для неодима.

           В расплавах неодим образует гексафторид Na3[NdF6]. В водных растворах он образует прочные комплексы как с неорганическими, так и с органическими анионами (лигандами).

           Для неодима также характерно образование кристаллогидратов. Ионы Nd3+ в водных растворах гидратированы и проявляют координационное число 9, а в твердых гидратированных солях, выделенных из водных растворов, - до 10-12. Высокое координационное число также связано с наличием незаполненного 4f-подуровня, на котором имеется еще много вакантных мест.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Применение

 
        Неодим имеет достаточно широкое практическое применение, так как он доступный и дешевый.

       В природной смеси с празеодимом (дидим) он используется в изготовлении стекол для защитных очков, задерживающих ультрафиолетовые лучи, что особенно важно для сварщиков, металлургов, стеклодувов (при сварке стекла особенно ярки желтые лучи натрия) и т. д. Стекла с 4,3%- ной добавкой окиси неодима имеюталександритовский эффект. Неодимовое стекло может менять окраску в зависимости от освещения. Его используют для изготовления красивых ваз и художественных изделий, так как большие концентрации оксида неодима придают стеклу ярко-красный оттенок. Неодимовое стекло также применяют в лазерной технике. Ион Nd3+ дает лазерное излучение в инфракрасной области спектра. Для специальных стекол получают окись неодима чрезвычайно высокой чистоты - 99,996%.

       Оксид неодима обладает комплексом превосходных физико-химических свойств, и достаточно доступен. Находит важное применение в электрических приборах в качестве диэлектрика, который отличается минимальным коэффициентом теплового расширения.

       Достаточно широко применяется и сам неодим. Он лучше других лантаноидов влияет на свойства магниевых, алюминиевых и титановых сплавов, повышает их прочность и жароустойчивость.

      Причины эффективного действия неодима на магниевые сплавы:

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 повышенной температуре, а, следовательно, более высокой жаропрочности.

         Добавка 5% неодима к алюминию повышает твердость и предел прочности сплава с 5 до 10 кг/мм2. Между этими элементами в расплаве происходит химическое взаимодействие с образованием интерметаллических соединений неодима NdAl2 и NdAl4. Добавка 1% неодима к титану повышает предел прочности до 48-50 кг/мм2 (у чистого титана он равен 32 кг/мм2), тогда как такая же добавка церия - только до 38-40 кг/мм2.

         Неодим используют также в лазерной технике. Концентрация ионов Nd3+ в стеклах, предназначенных для этой цели, достигает 6%. У стекол, применяемых в качестве лазерных материалов, есть два неоспоримых достоинства: высокая концентрация активных частиц и возможность изготовления активных элементов больших размеров. Компоненты таких стекол очищают особо тщательно от примесей меди, железа, никеля, кобальта, а также редкоземельных металлов - самария, диспрозия и празеодима.

         Широко применяются в качестве лазерных материалов и алюмо-иттриевые гранаты, активизированные неодимом. Лазеры с неодимом используются в экспериментах по управляемому термоядерному синтезу. Мощные неодимовые лазеры перспективны в качестве одного из важных элементов спутниковой связи.

 

 

 

 

 

Заключение

 
         За последнее время значительно расширились области практического применения лантаноидов и неодима в том числе. Элемент с порядковым номером 60 обладает комплексом уникальных свойств, поэтому находит широкое применение в технике, металлургии, в стекольной, керамической и других отраслях промышленности.

         Но существуют два фактора, которые мешают расширению диапазона применения неодима и других редкоземельных элементов: дороговизна их чистых препаратов и недостаточная изученность индивидуальных свойств, которая тормозит их применение на практике. Поэтому в настоящее время необходимо активно исследовать свойства лантаноидов и возможно в ближайшие годы будут обнаружены новые неожиданные пути их применения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1.Шалинец А. Б. Провозвестники  атомного века. Элементы III группы  периодической системы Д. И. Менделеева. Пособие для учащихся. - М., Просвещение, 1975. - 192 с.

2.Популярная библиотека химических элементов: В 2-х кн. / [Сост. В. В. Станцо, М. Б. Черненко]. - 3-е изд., испр. и доп. - М.: Наука, 1983.

3.Кн. 2. Серебро - Нильсборий и далее. 1983. - 572 с.

4.Реакции неорганических веществ: справочник / Р. А. Лидин, В. А. Молочко, Л. Л. Андреева; под ред. Р. А. Лидина. - 2-е изд.., перераб. и доп. - М.: Дрофа, 2007. - 637 с.

5.Константы неорганических веществ: справочник / Р. А. Лидин, В. А. Молочко, Л. Л. Андреева; под ред. Р. А. Лидина. - 2-е изд.., перераб. и доп. - М.: Дрофа, 2006. - 685 с.

6.Трифонов Д. Н. Редкоземельные элементы. - М., 1960. - 134 с.

7.Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. Учеб. для вузов. - 4-е изд., испр. - М.: Высш. шк., Изд. центрАкадемия, 2001. - 743 с., ил.