Neodimio
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| Generalità | |||||||||
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| Nome, Simbolo, Numero atomico | neodimio, Nd, 60 | ||||||||
| Serie chimica | lantanidi | ||||||||
| Gruppo, Periodo, Blocco | --, 6, f | ||||||||
| Densità, Durezza | 6800 kg/m3, n.d. | ||||||||
| Aspetto | bianco-giallastro argenteo |
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| Proprietà atomiche | |||||||||
| Peso atomico | 144,24 amu | ||||||||
| Raggio atomico (calc.) | 185 (206) pm | ||||||||
| Raggio covalente | nessun dato | ||||||||
| Raggio di van der Waals | nessun dato | ||||||||
| Configurazione elettronica | [Xe]4f46s2 | ||||||||
| elettroni (e-) per livello energetico | 2, 8, 18, 22, 8, 2 | ||||||||
| Stati di ossidazione | 3 (debolmente basico) | ||||||||
| Struttura cristallina | esagonale | ||||||||
| Proprietà fisiche | |||||||||
| Stato a temperatura ambiente | solido | ||||||||
| Punto di fusione | 1297 K (1024°C) | ||||||||
| Punto di ebollizione | 3373 K (3100°C) | ||||||||
| Volume molare | 20,59 × 10-6 m3/mol | ||||||||
| Calore di evaporazione | 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 | ||||||||
| Varie | |||||||||
| 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 | ||||
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iso = isotopo |
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Il neodimio è l'elemento chimico di numero atomico 60. Il suo simbolo è Nd.
Indice |
[modifica] Caratteristiche
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.
[modifica] Applicazioni
Tra gli usi del neodimio si annoverano:
- Come componente del didimio, utilizzato per la colorazione degli occhiali e degli schermi per saldatori.
- 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 all'ittrio ed alluminio (Nd:YAG), il fluoruro di ittrio e litio (Nd:YLF), il vanadato di ittrio (Nd:YVO) e nei vetri al neodimio (Nd:glass).
- 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.
[modifica] Storia
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.
[modifica] Disponibilità
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.
[modifica] Composti
Tra i composti del neodimio si hanno
Fluoruri
- NdF3
Cloruri
- NdCl2; NdCl3
Bromuri
- NdBr2; NdBrs3
Ioduri
- NdI2; NdI3
Ossidi
- Nd2O3
Solfuri
- NdS; Nd2S3
Selenuri
- NdSe
Tellururi
- NdTe; Nd2Te3
Nitruri
- NdN
[modifica] Isotopi
Il neodimio in natura si presenta come una miscela di cinque isotopi stabili, 142Nd, 143Nd, 145Nd, 146Nd and 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.
[modifica] Precauzioni
La polvere di neodimio metallico è reattiva all'aria e può incendiarsi spontaneamente.
Come per tutti i lantanidi, i composti del noedimio 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.
[modifica] Collegamenti esterni
in inglese
