Neodymium adalah unsur kimia dengan simbol Nd dan nomor atom 60. Ini adalah logam lunak keperakan yang ternoda di udara. Ditemukan pada tahun 1885 oleh ahli kimia Austria Carl Auer von Welsbach. Substansi ini hadir dalam jumlah yang signifikan dalam endapan pasir monasit dan di mineral bastnäsite.
Sejarah
Neodymium logam tanah jarang ditemukan oleh ahli kimia Austria Baron Karl Auer von Welsbach di Wina pada tahun 1885. Ilmuwan mengisolasi zat baru (serta elemen praseodymium) dari bahan yang dikenal sebagai didymium dengan kristalisasi fraksional amonium nitrat tetrahidrat ganda dari asam nitrat, setelah pemisahan dengan analisis spektroskopi. Namun, sampai tahun 1925 tidak mungkin untuk mendapatkan elemen dalam bentuknya yang paling murni.
Sampai akhir 1940-an, metode komersial utama untuk memproduksi logam adalah kristalisasi ganda nitrat. Cara tersebut tidak efektif, dan jumlah zat yang diperoleh sedikit. Lindsay Chemical Division adalah yang pertama memulai produksi skala besar neodymiummetode pemurnian pertukaran ion. Sejak tahun 1950-an, unsur yang sangat murni (di atas 99%) telah diproduksi terutama melalui proses pertukaran ion dari monasit kaya tanah jarang melalui elektrolisis garam halidanya.
Saat ini, sebagian besar neodymium logam diekstraksi dari bastnäsite. Kemajuan teknologi dan pengembangan metode pembersihan yang lebih baik telah membuatnya banyak digunakan di industri.
Deskripsi
Unsur kimia tidak terjadi secara alami dalam bentuk logam, ia dipisahkan dari zat didimium, di mana ia dicampur dengan lantanida lain (khususnya, dengan praseodymium). Meskipun neodymium diklasifikasikan sebagai logam tanah jarang, itu adalah elemen yang cukup umum, terjadi setidaknya sesering kob alt, nikel, atau tembaga, dan didistribusikan secara luas di kerak bumi. Sebagian besar zat tersebut berasal dari China.
Senyawa neodimium pertama kali digunakan secara komersial sebagai pewarna kaca pada tahun 1927 dan tetap menjadi aditif populer dalam lensa kacamata. Warna senyawa neodymium karena adanya ion Nd3+ seringkali memiliki warna ungu kemerahan, tetapi ini bervariasi tergantung pada jenis pencahayaan.
Aplikasi
Lensa yang didoping Ndodymium digunakan dalam laser yang memancarkan radiasi inframerah dengan panjang gelombang antara 1047 dan 1062 nanometer. Mereka digunakan dalam sistem dengan daya yang sangat tinggi, misalnya, dalam eksperimen inersiapenahanan.
Nd:metal juga digunakan dengan kristal lain (seperti yttrium aluminium garnet) dalam laser Nd:YAG. Pengaturan ini biasanya memancarkan sinar inframerah dengan panjang gelombang sekitar 1064 nm. Ini adalah salah satu laser solid state yang paling umum digunakan.
Penggunaan penting lainnya dari logam neodymium adalah sebagai komponen penguat dalam paduan yang digunakan untuk membuat magnet permanen yang kuat dan berkekuatan tinggi. Mereka banyak digunakan dalam produk seperti mikrofon, pengeras suara profesional, headphone in-ear, motor DC performa tinggi, hard drive komputer, yang memerlukan massa (volume) magnet rendah atau medan magnet kuat.
Magnet neodymium besar digunakan pada motor listrik berdaya tinggi dan berat (misalnya mobil hybrid) dan generator (misalnya generator listrik pesawat terbang dan pembangkit listrik tenaga angin). Juga, elemen ini digunakan untuk mengeraskan beberapa paduan. Misalnya, titanium menjadi satu setengah kali lebih kuat setelah menambahkan hanya 1,5% zat ini.
Sifat fisik
Metalic neodymium hadir dalam mischmetal klasik (paduan elemen tanah jarang), di mana konsentrasinya biasanya sekitar 18%. Dalam bentuknya yang murni, elemen ini memiliki kilau logam perak-emas yang cerah, tetapi dengan cepat teroksidasi di udara biasa. Lapisan oksida terbentuk dan mengelupas, memaparkan logam pada oksidasi lebih lanjut. Dengan demikian,sentimeter sampel zat tersebut teroksidasi sempurna dalam waktu satu tahun.
Neodymium biasanya ada dalam dua bentuk alotropik, dengan transformasi pusat-ke-pusat dari struktur kubik heksagonal ganda. Ia mulai meleleh pada 1024°C dan mendidih pada 3074°C. Massa jenis zat dalam fase padat adalah 7,01 g/cm3, dalam keadaan cair adalah 6,89 g/cm3.
Sifat atom:
- Kondisi Oksidasi: +4, +3, +2 (oksida basa).
- Elektronegativitas: 1, 14 (Skala polling).
- Konduktivitas termal: 16,5 W/(m K).
- Energi ionisasi: 1: 533, 1 kJ/mol, 2: 1040 kJ/mol, 3: 2130 kJ/mol.
- Radius atom: 181 pikometer.
Sifat kimia
Metal neodymium memudar perlahan di udara dan mudah terbakar pada sekitar 150 °C untuk membentuk neodymium(III) oksida:
4Nd + 3O2 → 2Nd2O3
Ini adalah elemen elektropositif. Bereaksi lambat dengan air dingin, tetapi lebih cepat dengan air panas, membentuk neodimium (III) hidroksida:
2Nd(s) + 6H2O(l) → 2Nd(OH)3 (aq) + 3H 2(g)
Logam bereaksi hebat dengan semua halogen, mudah larut dalam asam sulfat encer untuk membentuk larutan yang mengandung ion Nd(III) ungu.
Produksi
Logam neodymium tidak pernah muncul sebagai unsur bebas di alam. Itu ditambang dari bijih sepertibastnäsite dan monasit, di mana ia dikaitkan dengan lantanida lain dan elemen lainnya. Daerah pertambangan utama untuk mineral ini terletak di Cina, Amerika Serikat, Brasil, India, Sri Lanka dan Australia. Deposito kecil juga telah dieksplorasi di Rusia.
Cadangan neodymium diperkirakan sekitar 8 juta ton. Konsentrasinya di kerak bumi adalah sekitar 38 mg/kg, yang merupakan tertinggi kedua di antara unsur-unsur tanah jarang setelah cerium. Produksi logam dunia sekitar 7000 ton. Bagian utama dari produksi milik Cina. Pemerintah RRC baru-baru ini mengakui elemen tersebut sebagai elemen yang penting secara strategis dan memberlakukan pembatasan pada ekspornya, menyebabkan beberapa kekhawatiran di negara-negara konsumen dan memprovokasi kenaikan tajam harga neodymium menjadi $500. Saat ini, harga rata-rata per kilogram logam murni bervariasi antara $300-350, oksida neodymium lebih murah: $70-130.
Ada kasus ketika nilai logam turun menjadi $40 karena perdagangan ilegal, melewati batasan pemerintah China. Ketidakpastian harga dan ketersediaan telah mendorong perusahaan Jepang untuk mengembangkan magnet permanen dan motor listrik terkait dengan sedikit atau tanpa elemen tanah jarang.
