જાદુઈ દુર્લભ પૃથ્વી તત્વ: "કાયમી ચુંબકનો રાજા" - નિયોડીમિયમ

બેસ્ટનાસાઇટ

નિયોડીમિયમ, અણુ ક્રમાંક 60, અણુ વજન 144.24, પોપડામાં 0.00239% ની સામગ્રી સાથે, મુખ્યત્વે મોનાઝાઇટ અને બેસ્ટનેસાઇટમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે. પ્રકૃતિમાં નિયોડીમિયમના સાત આઇસોટોપ છે: નિયોડીમિયમ 142, 143, 144, 145, 146, 148 અને 150, જેમાંથી નિયોડીમિયમ 142 માં સૌથી વધુ સામગ્રી છે. પ્રસોડીમિયમના જન્મ સાથે, નિયોડીમિયમ અસ્તિત્વમાં આવ્યું. નિયોડીમિયમના આગમનથી દુર્લભ પૃથ્વી ક્ષેત્ર સક્રિય થયું અને તેમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવી. અને દુર્લભ પૃથ્વી બજારને પ્રભાવિત કરે છે.

નિયોડીમિયમની શોધ

કાર્લ ઓર્વોન વેલ્સબેક (૧૮૫૮-૧૯૨૯), નિયોડીમિયમના શોધક

૧૮૮૫માં, ઑસ્ટ્રિયન રસાયણશાસ્ત્રી કાર્લ ઓર્વોન વેલ્સબેક કાર્લ ઓર વોન વેલ્સબેકે વિયેનામાં નિયોડીમિયમ શોધ્યું. તેમણે નિયોડીમિયમ અને પ્રાસોડીમિયમને સપ્રમાણ નિયોડીમિયમ પદાર્થોમાંથી નાઈટ્રિક એસિડથી એમોનિયમ નાઈટ્રેટ ટેટ્રાહાઇડ્રેટને અલગ અને સ્ફટિકીકરણ કરીને અલગ કર્યા, અને તે જ સમયે વર્ણપટ વિશ્લેષણ દ્વારા અલગ કર્યા, પરંતુ તે ૧૯૨૫ સુધી પ્રમાણમાં શુદ્ધ સ્વરૂપમાં અલગ થયું ન હતું.

૧૯૫૦ ના દાયકાથી, ઉચ્ચ શુદ્ધતાવાળા નિયોડીમિયમ (૯૯% થી વધુ) મુખ્યત્વે મોનાઝાઇટની આયન વિનિમય પ્રક્રિયા દ્વારા મેળવવામાં આવતું હતું. ધાતુ પોતે તેના હલાઇડ મીઠાનું ઇલેક્ટ્રોલાઇઝેશન કરીને મેળવવામાં આવે છે. હાલમાં, મોટાભાગના નિયોડીમિયમ બસ્તા નાથાનાઇટમાં (Ce,La,Nd,Pr)CO3F માંથી કાઢવામાં આવે છે અને દ્રાવક નિષ્કર્ષણ દ્વારા શુદ્ધ કરવામાં આવે છે. આયન વિનિમય શુદ્ધિકરણ તૈયારી માટે તે ઉચ્ચતમ શુદ્ધતા (સામાન્ય રીતે > ૯૯.૯૯%) અનામત રાખે છે. કારણ કે તે યુગમાં જ્યારે ઉત્પાદન સ્ટેપ સ્ફટિકીકરણ તકનીક પર આધાર રાખે છે ત્યારે પ્રાસોડીમિયમના છેલ્લા નિશાનને દૂર કરવું મુશ્કેલ હતું, ૧૯૩૦ ના દાયકામાં ઉત્પાદિત પ્રારંભિક નિયોડીમિયમ કાચમાં શુદ્ધ જાંબલી રંગ અને આધુનિક સંસ્કરણ કરતાં વધુ લાલ અથવા નારંગી રંગનો સ્વર હતો.

નિયોડીમિયમ ધાતુ

ધાતુ નિયોડીમિયમમાં તેજસ્વી ચાંદીની ધાતુની ચમક, ગલનબિંદુ 1024°C, ઘનતા 7.004 g/cm, અને પેરામેગ્નેટિઝમ છે. નિયોડીમિયમ એ સૌથી સક્રિય દુર્લભ પૃથ્વી ધાતુઓમાંની એક છે, જે હવામાં ઝડપથી ઓક્સિડાઇઝ થાય છે અને ઘાટા થાય છે, પછી ઓક્સાઇડ સ્તર બનાવે છે અને પછી છાલ કાપી નાખે છે, જેનાથી ધાતુ વધુ ઓક્સિડાઇઝ થાય છે. તેથી, એક સેન્ટિમીટર કદવાળા નિયોડીમિયમ નમૂના એક વર્ષમાં સંપૂર્ણપણે ઓક્સિડાઇઝ થાય છે. તે ઠંડા પાણીમાં ધીમે ધીમે અને ગરમ પાણીમાં ઝડપથી પ્રતિક્રિયા આપે છે.

નિયોડીમિયમ ઇલેક્ટ્રોનિક રૂપરેખાંકન

ઇલેક્ટ્રોનિક રૂપરેખાંકન:

૧એસ૨ ૨એસ૨ ૨પી૬ ૩એસ૨ ૩પી૬ ૪એસ૨ ૩ડી૧૦ ૪પી૬ ૫એસ૨ ૪ડી૧૦ ૫પી૬ ૬એસ૨ ૪એફ૪

નિયોડીમિયમનું લેસર પ્રદર્શન વિવિધ ઉર્જા સ્તરો વચ્ચે 4f ઓર્બિટલ ઇલેક્ટ્રોનના સંક્રમણને કારણે થાય છે. આ લેસર સામગ્રીનો વ્યાપકપણે સંદેશાવ્યવહાર, માહિતી સંગ્રહ, તબીબી સારવાર, મશીનિંગ વગેરેમાં ઉપયોગ થાય છે. તેમાંથી, યટ્રીયમ એલ્યુમિનિયમ ગાર્નેટ Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) ઉત્તમ પ્રદર્શન સાથે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે, અને Nd-ડોપેડ ગેડોલિનિયમ સ્કેન્ડિયમ ગેલિયમ ગાર્નેટ ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા સાથે.

નિયોડીમિયમનો ઉપયોગ

નિયોડીમિયમનો સૌથી મોટો વપરાશકાર NdFeB કાયમી ચુંબક સામગ્રી છે. NdFeB ચુંબકને તેના ઉચ્ચ ચુંબકીય ઉર્જા ઉત્પાદનને કારણે "કાયમી ચુંબકનો રાજા" કહેવામાં આવે છે. તેના ઉત્તમ પ્રદર્શન માટે તેનો ઇલેક્ટ્રોનિક્સ, મશીનરી અને અન્ય ઉદ્યોગોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. યુકેની એક્સેટર યુનિવર્સિટીના કમ્બરલેન્ડ સ્કૂલ ઓફ માઇનિંગ ખાતે એપ્લાઇડ માઇનિંગના પ્રોફેસર ફ્રાન્સિસ વોલે કહ્યું: "ચુંબકની દ્રષ્ટિએ, ખરેખર એવું કંઈ નથી જે નિયોડીમિયમ સાથે સ્પર્ધા કરી શકે. આલ્ફા મેગ્નેટિક સ્પેક્ટ્રોમીટરનો સફળ વિકાસ સૂચવે છે કે ચીનમાં NdFeB ચુંબકના ચુંબકીય ગુણધર્મો વિશ્વ-સ્તરીય સ્તરે પ્રવેશ્યા છે.

હાર્ડ ડિસ્ક પર નિયોડીમિયમ ચુંબક

નિયોડીમિયમનો ઉપયોગ સિરામિક્સ, તેજસ્વી જાંબલી કાચ, લેસરમાં કૃત્રિમ રૂબી અને ઇન્ફ્રારેડ કિરણોને ફિલ્ટર કરી શકે તેવા ખાસ કાચ બનાવવા માટે થઈ શકે છે. ગ્લાસ બ્લોઅર માટે ગોગલ્સ બનાવવા માટે પ્રસોડીમિયમ સાથે મળીને ઉપયોગ થાય છે.

મેગ્નેશિયમ અથવા એલ્યુમિનિયમ એલોયમાં 1.5% ~ 2.5% નેનો નિયોડીમિયમ ઓક્સાઇડ ઉમેરવાથી એલોયના ઉચ્ચ તાપમાન પ્રદર્શન, હવાની ચુસ્તતા અને કાટ પ્રતિકારમાં સુધારો થઈ શકે છે, અને તેનો વ્યાપકપણે ઉડ્ડયન માટે એરોસ્પેસ સામગ્રી તરીકે ઉપયોગ થાય છે.

નેનો-યટ્રીયમ એલ્યુમિનિયમ ગાર્નેટ નેનો-નિયોડીમિયમ ઓક્સાઇડથી ભરપૂર હોવાથી શોર્ટ-વેવ લેસર બીમ ઉત્પન્ન થાય છે, જેનો ઉપયોગ ઉદ્યોગમાં 10 મીમીથી ઓછી જાડાઈવાળા પાતળા પદાર્થોને વેલ્ડીંગ અને કાપવા માટે વ્યાપકપણે થાય છે.

Nd:YAG લેસર રોડ

તબીબી સારવારમાં, નેનો નિયોડીમિયમ ઓક્સાઇડ સાથે ડોપ કરેલા નેનો યટ્રીયમ એલ્યુમિનિયમ ગાર્નેટ લેસરનો ઉપયોગ સર્જિકલ છરીઓને બદલે સર્જિકલ ઘાને દૂર કરવા અથવા ઘાને જંતુમુક્ત કરવા માટે થાય છે.

નિયોડીમિયમ કાચ કાચના પીગળેલા રંગમાં નિયોડીમિયમ ઓક્સાઇડ ઉમેરીને બનાવવામાં આવે છે. લવંડર સામાન્ય રીતે સૂર્યપ્રકાશ અથવા અગ્નિથી પ્રકાશિત દીવા હેઠળ નિયોડીમિયમ કાચમાં દેખાય છે, પરંતુ ફ્લોરોસન્ટ લેમ્પના પ્રકાશ હેઠળ આછો વાદળી રંગ દેખાય છે. નિયોડીમિયમનો ઉપયોગ કાચના નાજુક શેડ્સ જેમ કે શુદ્ધ વાયોલેટ, વાઇન રેડ અને ગરમ ગ્રે રંગ માટે કરી શકાય છે.

નિયોડીમિયમ કાચ

વિજ્ઞાન અને ટેકનોલોજીના વિકાસ અને દુર્લભ પૃથ્વી વિજ્ઞાન અને ટેકનોલોજીના વિસ્તરણ સાથે, નિયોડીમિયમનો ઉપયોગ વધુ વ્યાપક બનશે.