Неодим

НЕОДИМ (от греч. neos-новый и didymos- близнец, двойник; лат. Neodimium) Nd, хим. элемент III гр. периодич. системы; относится к редкоземельным элементам (цериевая подгруппа лантаноидов); ат. н. 60, ат. м. 144,24. Прир. смесь состоит из стабильных изотопов ¹⁴²Nd (27,07%), ¹⁴³Nd (12,17%), ¹⁴⁵Nd (8,30%), ¹⁴⁶Nd (17,22%), ¹⁴⁸Nd (5,78%) и радиоактивных изотопов ¹⁴⁴Nd (23,78%, Т_1/2 5^.10¹⁵г), ^l50Nd (5,67%, T_1/2 2^.10¹⁵ г). Конфигурация внеш. электронных оболочек атома 4s²4p⁶4d¹⁰4f⁴5s²5p⁶6s²; степень окисления + 3, +4, реже + 2; энергия ионизации при последоват. переходе от Nd⁰ к Nd⁴⁺ соотв. 5,49, 10,72, 22,14, 40,41 эВ; радиусы: атомный 0,182 нм, ионный (в скобках -координац. число) для Nd³⁺ 0,112 нм (6), 0,125 нм (8), 0,130 нм (9), 0,141 нм (12), для Nd²⁺ 0,143 нм (8), 0,149 нм (9).

Неодим-один из наиб. распространенных РЗЭ. Содержание в земной коре 2,5^.10^-3% по массе, в морской воде 9,2^.10^-6 мг/л. Вместе с др. РЗЭ цериевой подгруппы содержится в минералах монацит, бестнезит (до 20% Nd₂O₃), лопарит.

Свойства. Неодим-металл светло-серого цвета; до 885 °С существует a-модификация с гексагoн. решеткой типа La, а = 0,36579 нм, с = 1,17992 нм, z = 4, пространств. группа Р6₃/ттс; высокотемпературная b-форма-кубич. типа a-Fe, а = 0,413 нм, z = 2, пространств. группа Fm3m; DH перехода a<=>b 3,0 кДж/моль; т. пл. 1016 °С, т. кип. 3027 °С; плотн. a-Nd 6,908 г/см³, b-Nd 6,80 г/см³; С⁰_p 27,42 ДжДмоль•К); DH⁰_пл 7,15 кДж/моль; S⁰_п298 71,68 ДжДмоль^.К); давление пара 4,50^.10^-3 Па (1016°С): температурный коэф. линейного расширения 6,7-10~⁶К , р 6,43-10:⁵ Ом-см; парамагнетик, магн. восприимчивость +5,628^.10^-3; ниже 20 К (точка Нееля)-антиферромагнетик; твердость по Бринеллю 350-450 МПа. Легко поддается "мех. обработке в атмосфере Аr. Неодим более стоек к окислению воздухом, чем La, Се и Рr, но менее стоек, чем тяжелые РЗЭ. При нагр. на воздухе быстро окисляется. С минер. к-тами бурно реагирует, взаимод. с кипящей водой. Реагирует с галогенами, N₂, H₂, особенно при нагревании. В водных средах стабильны только соед. Nd(III). Известные соед. Nd(IY)-Cs₃[NdF₇] и Ba₂(Ce,Nd)₂O₆. Получены дигалогениды NdX₂.

Устойчивые комплексные соед. с полидентатными лиган-дами образует Nd(III) (координац. число 6-12). Комплексо-образование с монодентатными лигандами не характерно для неодима.

Сесквиоксид Nd₂O₃-голубовато-фиолетовые кристаллы с кубич. решеткой (а = 1,1140 нм, z = 16, пространств. группа Ia3); известна гексагoн. модификация (а =0,3831 нм, с = 0,6008 нм, z=1, пространств. группа С3т); т. пл. 2320 °С; плотн. 7,327 г/см³; С⁰_p 111,3 ДжДмоль^.К); DH⁰_обр — 1808,3 кДж/моль; S⁰₂₉₈ 158,5 ДжДмоль^.К); получают разложением Nd(NO₃)₃, Nd₂(C₂O₄)₃ или др. солей на воздухе обычно при 800-1000 °С. Временно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны 6 мг/м³.

Т р и ф т о р и д NdF₃-бледно-розовые кристаллы с тригон. решеткой (пространств. группа Р3С1, z = 6, для гексагoн. установки а = 0,7030 нм, с = 0,7200 нм); т. пл. 1377 °С, т. кип. 2300 °С; С⁰_p 94,9 ДжДмоль^.К); DH⁰_обр - 1679,0 кДж/моль; S⁰₂₉₈ 121,3 ДжДмоль^.К); получают взаимод. Nd₂O₃ с HF-гa-зом при 700 °С, осаждением из водных р-ров солей Nd(III) действием HF, термич. разложением фтораммониевых комплексов при 400-500 °С в атмосфере Ar, N₂ и др.; применяют для получения чистого неодима металлотермич. способом, как компонент лазерных фторидных материалов.

Т р и х л о р и д NdCl₃-розово-фиолетовые гигроскопичные кристаллы с гексагон. решеткой (а = 0,7381 нм, с = 0,4231 нм, z = 2, пространств. группа С6₃/т); т. пл. 758 °С, т. кип. 1690 °С; С⁰_р 99,24 ДжДмоль^.К); DH⁰_обр- 1040,6 кДж/моль; S⁰₂₉₈ 153,0 ДжДмоль^.К); с НВr и HI легко переходит в соответствующие тригалогениды; образует гидраты; получают взаимод. смеси Сl₂ и ССl₄ с Nd₂O₃ или Nd₂(C₂O₄)₃ выше 200 °С и др. способами; безводный NdCl₃ применяют для получения металлического неодима металлотермич. способом. ЛД₅₀ 4 г/кг (мыши, подкожно).

Получение. Неодим при разделении РЗЭ концентрируется вместе с легкими лантаноидами и выделяется вместе с Рr; смесь соед. Рr(III) и Nd(III) наз. дидимом. Металлический неодим получают из безводных галогенидов электролизом их расплава или кальциетермическим восстановлением. Электролиз расплава NdF₃ или NdCl₃ (с добавками галогенидов Li, К, Са, Ва) ведут при 1000 °С и катодной плотн. тока 4,7 А/см²; материал анода и катода-графит.

Применение. Неодим-компонент мишметалла, легирующая добавка к чугунам, сталям и др. сплавам, компонент легких сплавов на основе Mg и Аl. Перспективно использование сплава Nd-Fe-B для произ-ва мощных постоянных магнитов. Оксид и фосфат неодима-пигменты в произ-ве цветного стекла, фосфат-также для керамики; Nd₂O₃ - компонент художеств. и оптич. стекла для фотометров и др. устройств, лазерных материалов на основе неодимового стекла, иттрий-алюминиевых гранатов и др.; перспективен для изготовления экранов цветных телевизоров как активатор като-долюминофоров на основе Y₂O₃.

Неодим впервые получил К. Ауэр фон Вельсбах в 1885.

Лит. см. при ст. Редкоземельные элементы.

Л. И. Мартыненко, С. Д. Моисеев, Ю. М. Киселев.

• Неодим - справочник по веществам