Neodimio

Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.
Neodimio
Aspetto
Aspetto dell'elemento
bianco argenteo
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico neodimio, Nd, 60
Serie lantanidi
Gruppo, periodo, blocco --, 6, f
Densità 6800 kg/m3
Durezza n.d.
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Proprietà atomiche
Peso atomico 144,24 amu
Raggio atomico (calc.) 181 pm
Raggio covalente 201±6 pm
Configurazione elettronica [Xe]4f46s2
e per livello energetico 2, 8, 18, 22, 8, 2
Stati di ossidazione 3 (debolmente basico)
Struttura cristallina esagonale
Proprietà fisiche
Stato della materia solido
Punto di fusione 1297 K (1024 °C)
Punto di ebollizione 3347 K (3074 °C)
Volume molare 20,59 × 10-6  m3/mol
Entalpia di vaporizzazione 273 kJ/mol
Calore di fusione 7,14 kJ/mol
Tensione di vapore 6,03 × 10-3  Pa a 2890 K
Velocità del suono 2330 m/s a 293,15 K
Altre proprietà
Numero CAS 7440-00-8
Elettronegatività 1,14 (scala di Pauling)
Calore specifico 190 J/(kg*K)
Conducibilità elettrica 1,57 × 106 /m ohm
Conducibilità termica 16,5 W/(m*K)
Energia di prima ionizzazione 533,1 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione 1040 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione 2130 kJ/mol
Energia di quarta ionizzazione 3900 kJ/mol
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP
142Nd 27,13% Nd è stabile con 82 neutroni
143Nd 12,18% Nd è stabile con 83 neutroni
144Nd 23,8% 2,29 × 1015  anni α 1,905 140Ce
145Nd 8,3% Nd è stabile con 85 neutroni
146Nd 17,19% Nd è stabile con 86 neutroni
148Nd 5,76% Nd è stabile con 88 neutroni
150Nd 5,64% 1,1 × 1019  anni β-β- 3,367 150Sm
iso: isotopo
NA: abbondanza in natura
TD: tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

Il neodimio è l'elemento chimico di numero atomico 60. Il suo simbolo è Nd.

Caratteristiche[modifica | modifica wikitesto]

Il neodimio è un metallo appartenente al gruppo delle "terre rare", o lantanidi, presente nella lega chiamata mischmetal fino al 18%.

È un metallo d'aspetto argenteo e lucente, tuttavia essendo uno dei lantanidi più reattivi, si ossida rapidamente all'aria coprendosi di una patina di ossido che desquamandosi espone all'azione ossidante dell'aria nuovi strati di metallo fresco.

Applicazioni[modifica | modifica wikitesto]

Tra gli usi del neodimio si annoverano:

  • Come componente del didimio, utilizzato per la colorazione degli occhiali e degli schermi per saldatori.
  • Negli auricolari ergonomici in cui la presenza di magneti in neodimio offre una qualità sonora eccellente.
  • L'utilizzo come colorante per vetri consente di ottenere delicate tonalità che variano dal violetto al rosso-vino sino a tonalità calde di grigio. L'assorbimento di tali vetri presenta picchi di assorbimento particolarmente stretti. Questi vetri sono utilizzati per produrre filtri per osservazioni astronomiche, calibrando le bande di assorbimento. Il neodimio consente di compensare il colore verde dei vetri, impartito dal ferro come contaminante.
  • Come drogante viene utilizzato in alcuni materiali trasparenti impiegati nei laser all'infrarosso (1054-1064 nm); fra questi, il granato di ittrio e alluminio (Nd:YAG), il fluoruro di ittrio e litio (Nd: YLF), il vanadato di ittrio (Nd: YVO) e nei vetri al neodimio (Nd: glass). Questi ultimi sono usati per costruire i laser a impulsi più potenti del mondo, in grado di fornire potenze dell'ordine del terawatt per ogni singolo impulso; gruppi di questi laser vengono usati negli esperimenti di fusione nucleare per ottenere il confinamento inerziale dell'idrogeno.
  • I sali di neodimio sono usati come coloranti per smalti.
  • Il neodimio viene utilizzato per produrre magneti permanenti Nd2Fe14B ad elevata forza coercitiva. Questi materiali sono meno costosi dei magneti al samario-cobalto e vengono anche utilizzati nella produzione di auricolari.
  • Probabilmente a causa di affinità con Ca2+, è stato citato l'utilizzo di Nd3+ come agente di crescita per le piante [1]: in Cina è frequente l'utilizzo di composti delle terre rare come fertilizzanti.
  • Viene utilizzato per la produzione di altoparlanti particolarmente sensibili alle frequenze alte, ad esempio i tweeter al neodimio si caratterizzano per l'elevata brillantezza del suono.
  • Viene utilizzato nella produzione di componenti magnetici di diversi tipi di microfoni professionali per la sua particolare struttura magnetica che assicura una maggiore sensibilita', un miglior rapporto segnale/rumore e una gamma estesa delle frequenze con "alti" limpidi.


Storia[modifica | modifica wikitesto]

Il neodimio è stato scoperto dal chimico austriaco barone Carl Auer von Welsbach a Vienna nel 1885, che tramite un'analisi spettroscopica lo individuò nel didimio insieme al praseodimio. L'elemento non fu tuttavia isolato in forma pura fino al 1925. Il nome deriva dalle parole greche neos, nuovo, e didimos, gemello.

Oggi il neodimio viene ottenuto tramite un processo di scambio ionico dalle sabbie di monazite ((Ce,La,Th,Nd,Y)PO4), un minerale ricco di elementi appartenenti alla classe dei lantanidi, e per elettrolisi dei suoi sali alogenati.

Disponibilità[modifica | modifica wikitesto]

Il neodimio non si trova mai in natura allo stato nativo; si rinviene invece in minerali quali la sabbia di monazite ((Ce,La,Th,Nd,Y)PO4) e la bastnasite ((Ce,La,Th,Nd,Y)(CO3)F), nonché nel mischmetal.

La sua separazione dalle altre terre rare è piuttosto difficoltosa.

Composti[modifica | modifica wikitesto]

Tra i composti del neodimio si hanno

Fluoruri

Cloruri

Bromuri

Ioduri

Ossidi

Solfuri

Selenuri

Tellururi

Nitruri

Isotopi[modifica | modifica wikitesto]

Il neodimio in natura si presenta come una miscela di cinque isotopi stabili, 142Nd, 143Nd, 145Nd, 146Nd e 148Nd – di cui il 142 è il più abbondante (27,2%), e due isotopi radioattivi, 144Nd e 150Nd.

Gli isotopi radioattivi del neodimio sono in totale 31 ed i più stabili sono 150Nd, con un'emivita di 1,1 × 1019  anni, 144Nd (2,29 × 1015  anni) e 147Nd (10,98 giorni). Gli altri isotopi hanno emivite inferiori a 3,38 giorni e la maggior parte di essi inferiore ai 71 secondi.

Questo elemento presenta anche 4 metastati, i più stabili sono 139mNd (emivita: 5,5 ore), 135mNd (5,5 minuti) e 141mNd (62,0 secondi).

La principale modalità di decadimento radioattivo degli isotopi fino a 142Nd è la cattura elettronica con trasformazione in isotopi del praseodimio; per gli isotopi di massa superiore è il decadimento beta con trasformazione in isotopi del promezio.

Precauzioni[modifica | modifica wikitesto]

La polvere di neodimio metallico è reattiva all'aria e può incendiarsi spontaneamente.

Come per tutti i lantanidi, i composti del neodimio hanno una tossicità medio-bassa, tuttavia studi specifici sulla tossicità del neodimio non sono stati condotti. La polvere di neodimio ed i suoi sali sono molto irritanti per gli occhi e le mucose e moderatamente irritanti per la pelle. Inalare le polveri può causare embolie polmonari ed un'esposizione prolungata danneggia il fegato. Il neodimio ha anche un effetto anticoagulante sul sangue, specie se somministrato per via endovenosa.

Magneti al neodimio sono stati testati per la realizzazione di supporti per la riparazione delle ossa fratturate, ma problemi di biocompatibilità hanno impedito la diffusione della tecnica.

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

Altri progetti[modifica | modifica wikitesto]

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

chimica Portale Chimica: il portale della scienza della composizione, delle proprietà e delle trasformazioni della materia