periodiek systeem

Neodymium

Wat is Neodymium?

Neodymium heeft atoomnummer 60 en symbool Nd. Het is een zacht, zilverkleurig lanthanide met een heldere metaalglans. Het metaal komt voor in de mineralen bastnasiet en monaziet. Het komt niet in zijn metaalvorm voor en het is altijd gemend met andere zeldzame aardmetalen. Neodymium is niet zeldzamer dan koper, nikkel of kobalt. Neodymium wordt voornamelijk gewonnen in China. Andere winningsgebieden bevinden zich in Australië, Sri Lanka, India, Brazilië en de Verenigde Staten. De wereld jaarproductie van neodymiumoxide bedraagt ongeveer 7000 ton en de wereldreserve wordt geschat op 8.000.000 ton.

Gegevens

Tabel 1 – gegevens element Neodymium
Symbool Nd
Volledige naam Neodymium
Atoomnummer 60
Atoommassa (g.mol-1 ) 144,24
Groep Lanthaniden
Elektronegativiteit (Pauling) 1,14
Dichtheid (g.cm-3 bij 20 °C) 7,0
Smeltpunt (°C) 1024
Kookpunt (°C) 3074
Vanderwaalstraal (nm) 0,181
Ionstraal (nm)
Isotopen 9
Elektronenconfiguratie [Xe]4f4 6s2
Eerste ionisatiepotentiaal (kJ.mol-1 ) 533,09
Tweede ionisatiepotentiaal (kJ.mol-1 ) 1035,30
Derde ionisatiepotentiaal (kJ.mol-1 ) 3132,34
Ontdekt door Carl Auer von Welsbach in 1885

Neodymium kent verschillende verbindingen waaronder hydroxides, sulfides, halides en carbides. Het zijn populaire toevoegingen aan glas en ze worden gebruikt in o.a. lasers die infrarood licht uitzenden. Het element zelf wordt gebruikt in neodymiummagneten, in-ear hoofdtelefoons, professionele luidsprekers en microfoons. Magneten van neodymium zijn sterker, lichter en goedkoper dan samarium-kobalt magneten. Tegelijkertijd hebben ze wel de neiging om te roesten en hun magnetische te verliezen. Ze zijn van mindere kwaliteit dan samarium-kobalt magneten.

Bohr-Rutherford diagram

elektronenschilconfiguratie van 60 Neodymium
elektronenschilconfiguratie van 60 Neodymium

CC BY-SA 2.0 uk, Link

Isotopen

Tabel 2 – natuurlijke isotopen en abundanties
Nummer Naam Symbool Atoommassa (u) Abundantie (%)
60 Neodymium 142 Nd 141,907719 27,2
143 Nd 142,909810 12,2
144 Nd 143,910083 23,8
145 Nd 144,912569 8,3
146 Nd 145,913112 17,2
148 Nd 147,916889 5,7
150 Nd 149,920887 5,6

Radioisotopen

Tabel 3 – radioisotopen element neodymium
Nuclide Isotopische massa (u) Halfwaardetijd
124Nd 123,95223 500 ms
125Nd 124,94888 600 ms
126Nd 125,94322 1 s
127Nd 126,94050 1,8 s
128Nd 127,93539 5 s
129Nd 128,93319 4,9 s
130Nd 129,92851 21 s
131Nd 130,92725 33 s
132Nd 131,92332 1,56 min
133Nd 132,92235 70 s
134Nd 133,91879 8,5 min
135Nd 134,91818 12,4 min
136Nd 135,91497 50,65 min
137Nd 136,91456 38,5 min
138Nd 137,91195 5,04 uur
139Nd 138,91197 29,7 min
140Nd 139,90955 3,37 dagen
141Nd 140,90961 2,49 uur
144Nd 143,91008 2,29 * 1015 jaar
147Nd 146,91610 10,98 dagen
149Nd 148,92014 1,728 uur
150Nd 149,92089 6,7 * 1018 jaar
151Nd 150,92382 12,44 min
152Nd 151,92468 11,4 min
153Nd 152,92769 31,6 s
154Nd 153,92948 25,9 s
155Nd 154,93293 8,9 s
156Nd 155,93502 5,49 s
157Nd 156,93903 2 s
158Nd 157,94160 700 ms
159Nd 158,94609 500 ms
160Nd 159,94909 300 ms
161Nd 160,95388 200 ms

Toepassingen

Neodymium wordt toegepast in cryokoelers omdat het bij de temperatuur van vloeibaar helium een specifieke warmtecapaciteit heeft. Samarium-neodymium datering wordt gebruikt om de leeftijdsrelatie van meteorieten en gesteente te bepalen. Het scannen van isotopen van neodymium maakt het mogelijk om de sterkte en grootte van vulkanische uitbarstingen te voorspellen. Grote en kleine vulkaanuitbarstingen variëren in termen van isotopensamenstelling. Wetenschappers gebruiken de isotopenbepaling van neodymium om de sterkte van een vulkaanuitbarsting te voorspellen en zo bewoners te waarschuwen voor de kracht van de uitbarsting.

Door het sterke absorptievermogen van neodymium verandert de kleur van glas onder verschillende lichtomstandigheden. Het is groen onder trichromatische verlichting en roodpaars onder geel gloeilicht of daglicht. Dit fenomeen wordt gewaardeerd door verzamelaars. Een mooie kleur rood ontstaat door de combinatie met selenium en goud. Voor de mooiste kleur in glas moeten ijzerhoudende verontreinigingen worden verwijderd.

Neodymium is te vinden in apparatuur zoal spaarlampen, fluorescentielampen, brillen en kleurentelevisies. Het wordt gebruikt in legeringen voor lichtere vuursteentjes. De belangrijkste legeringen van neodymium zijn met boor en ijzer. Er kunnen uitstekende magneten van worden gemaakt. Deze legeringen worden gebruikt in luidsprekers en het datadragers voor het opslaan van computergegevens.

Het element wordt toegevoegd aan didymiumglas dat wordt gebruikt bij de productie van lasbrillen. Het wordt ook aan glas toegevoegd om er grijze, rode en violette kleuren mee te maken. Astronomen gebruiken glas met neodymium om spectrometers te kalibreren. Andere soorten glas worden toegevoegd aan kunstmatige robijnen. Sommige zouten van neodymium worden gebruikt voor het kleuren van glas en email.

Gezondheid & milieu

Na cerium is neodymium het meest voorkomende zeldzame aarde. Het element geeft geen biologische functie en de hoeveelheid neodymium in het menselijk lichaam is erg klein. Neodymiumzouten en stof zijn irriterend door de ogen en de oplosbare zouten zijn licht giftig als ze worden ingeslikt. Het element kan schade toebrengen aan de lever. Neodymium stapelt zich op in waterbodems en bodems en dit leidt tot verhoogde concentraties in bodemdeeltjes, dieren en mensen. Het element kan schade veroorzaken aan celmembranen van waterdieren waardoor voortplantingsorganen en het zenuwstelsel worden aangetast.

Spectra

Absorptiespectrum

Emissiespectrum