Неоди́м (лат. Neodimium), Nd (читается «неодим»), химический элемент с атомным номером 60, атомная масса 144, 24. Состоит из пяти изотопов 142Nd (27, 07%), 143Nd (12, 17%), 145Nd (8, 30%), 146Nd (17, 22%) и 148Nd (5, 78%) и радиоактивных изотопов 144Nd (23, 78%, период полураспада Т1/2 = 5.1015 лет) и 150Nd (5, 67%, период полураспада Т1/2 = 2.1015 лет). Конфигурация внешних электронных слоев 4s2p6d10f4 5s2p66s2. Степени окисления в соединениях +3 (валентность III), реже +4 и +2 (валентности IV и II).
Относится к редкоземелььным элементам (цериевая подгруппа лантаноидов). Расположен в группе III B в 6 периоде периодической системы.
Радиус нейтрального атома 0, 182 нм, радиус иона Lu3+ — 0, 112-0, 141 нм, иона Nd2+— 0, 143— 0, 149 нм. Энергии ионизации 5, 49, 10, 72, 22, 1, 40, 41 эВ. Электроотрицательность по Полингу 1, 07.
Неодим открыл в 1885 австрийский химик К. Ауэр фон Вельсбах, который установил, что обнаруженный в 1839 году французским химиком К. Г. Мосандером элемент дидим на самом деле представляет смесь двух элементов с близкими физическими и химическими свойствами, которым он дал названия неодим и празеодим. История открытия неодима отражена в его названии (от греч. neos — новый и didymos — двойник).
Неодим — один из наиболее распространенных редкоземелььных элементов. Содержание его в земной коре 2, 5·10-3%, в морской воде 9, 2·10-6мг/л. Входит в состав минералов бастнезит, монацит и лопарит.
При разделении редкоземелььных элементов неодим концентрируется вместе с легкими лантаноидами и выделяется вместе с празеодимом. Дальнейшее разделение проводят методами ионной хроматографии или экстракции. Металлический неодим получают электролизом расплава хлорида или фторида неодима NdF3, NdCl3.
Неодим — светло-серый металл. Ниже 885°C устойчива α-модификация с гексагональной решеткой типа лантана, а = 0, 36579 нм и с = 1, 17002 нм, выше 885°C и до температуры плавления 1016°C — β-модификация с кубической решеткой типа α-Fe. Температура кипения 3027°C, плотность α-Nd 6, 908 кг/дм3.
К окислению неодим менее устойчив, чем тяжелые лантаноиды. При нагревании на воздухе быстро окисляется, образуя оксид Nd2O3. Бурно реагирует с кипящей водой с выделением водорода и образованием гидроксида Nd(OH)3:
2Nd + 6Н2O = 3Nd(OH)3 + 3Н2
При нагревании реагирует с галогенами, азотом, водородом, серой и другими неметаллами. Бурно реагирует с минеральными кислотами.
Оксид Nd2О3 обладает основными свойствами, ему отвечает основание Nd(ОН)3 средней силы. К растворимым в воде солям неодима относятся хлорид, нитрат, ацетат и сульфат, к плохо растворимым — оксалат, фторид, карбонат и фосфат.
Неодим — компонент мишметалла, легких сплавов с магнием и алюминием. Сплав неодима, железа и бора применяют для изготовления постоянных магнитов. Оксид и фосфат неодима — пигмент при варке цветного стекла, керамики. Оксид неодима Nd2О3 используют при варке неодимового стекла (лазерный материал), служит добавкой при получении иттрий-алюминиевых гранатов.
Авторы: С.С. Бердоносов, П.С. Бердоносов
- Редкоземельные элементы. Технология и применение / Под ред. Ф. Виллани (пер. с англ.). М., 1985.