நியோடிமியம்

தனிக்கட்டுரை: நியோடிமியம் ஓரிடத்தான்கள்
ஓரி	இ.கி.வ	அரை வாழ்வு	சி.மு	சி.ஆ (MeV)	சி.வி
¹⁴²Nd	27.2%	Nd ஆனது 82 நொதுமிகளுடன் நிலைப்பெற்றுள்ளது
¹⁴³Nd	12.2%	Nd ஆனது 83 நொதுமிகளுடன் நிலைப்பெற்றுள்ளது
¹⁴⁴Nd	23.8%	2.29×10¹⁵y	α	1.905	¹⁴⁰Ce
¹⁴⁵Nd	8.3%	Nd ஆனது 85 நொதுமிகளுடன் நிலைப்பெற்றுள்ளது
¹⁴⁶Nd	17.2%	Nd ஆனது 86 நொதுமிகளுடன் நிலைப்பெற்றுள்ளது
¹⁴⁸Nd	5.7%	Nd ஆனது 88 நொதுமிகளுடன் நிலைப்பெற்றுள்ளது
¹⁵⁰Nd	5.6%	6.7×10¹⁸y	β^-β^-	3.367	¹⁵⁰Sm

மேற்கோள்கள்

நியோடைமியம் (Neodymium) என்பது Nd என்ற மூலக்கூற்று வாய்ப்பாடு கொண்ட ஒரு வேதியியல் தனிமம் ஆகும். இதன் அணு எண் 60. இதனுடைய அணுக்கருவில் 82 நியூட்ரான்கள் உள்ளன. இது வெள்ளிய வெண்மை நிற தோற்றத்தில் உள்ளது. காற்றில் பட நேர்ந்தால் ஆக்சிசனேற்றம் அடைந்து மங்கலான மேலுறை உருவாகி ஒளி மங்கிப் போகிறது. நியோடைமியம் 1885 ஆம் ஆண்டு ஆத்திரிய வேதியியலாளர் காரல் அவுர் வோன் வெல்சுபேட்சு என்பவரால் கண்டறியப்பட்டது^[1]^[2]. மோனசைட்டு மற்றும் பாசுட்னசைட்டு கனிமங்களில் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் நியோடைமியம் கலந்துள்ளது. இயற்கையில் உலோக வடிவில் நியோடைமியம் காணப்படுவதில்லை. அருமண் தனிமமாக வகைப்படுத்தப்படும் நியோடைமியம் பொதுப் பயன்பாட்டுக்காக தூய்மைப்படுத்தப்படுகிறது. கோபால்ட், நிக்கல் அல்லது தாமிரம் தனிமங்கள் போலவே பரவலாக பூமியில் கிடைக்கிறது ^[3]. வர்த்தகத்தில் பயன்படும் பெரும்பாலான நியோடைமியம் சீனாவில் இருந்துதான் கிடைக்கிறது.

நியோடைமியம் சேர்மங்கள் முதலில் வணிக ரீதியாக கண்ணாடி சாயங்களாக 1927 ஆம் ஆண்டில் பயன்படுத்தப்பட்டன, மேலும் அவை கண்ணாடிகளில் பிரபலமான சேர்க்கைப் பொருட்களாக நீடித்து இருக்கின்றன. நியோடைமியம் சேர்மங்களின் நிறம் அதனுடைய Nd3 + அயனிகள் காரணமாக பெரும்பாலும் சிவப்பு-ஊதாவாக காணப்படுகிறது. ஆனால் அது வெளிச்சத்தின் வகைக்கேற்ப மாறுகிறது, பாதரசம், மூவிணைய யூரோப்பியம் அல்லது டெர்பியம் தனிமங்களின் கூர்மையான கட்புல உமிழ்வு கற்றைகளின் சுற்றுப்புற ஒளியுடன் நியோடைமியத்தின் கூர்மையான ஒளி உறிஞ்சுதல் பட்டை ஈடுபடும் இடைவினை இதற்கு காரணமாகும். சில நியோடைமியம் கலப்பு கண்ணாடிகள் சீரொளிகளிலும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. அவை 1047 மற்றும் 1062 நானோமீட்டர்கள் அலைநீளத்திற்கு இடைபட்ட அகச்சிவப்பு கதிர்களை உமிழ்கின்றன.

நியோடைமியம் இட்ரியம், அலுமினியம் கார்னட் போன்ற மற்ற அடிமூலக்கூற்று படிகங்களுடனும் சீரொளிகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்தச்சீரொளி வழக்கமாக 1064 நானோமீட்டர்கள் அலைநீளத்தில் அகச்சிவப்பு கதிர்களை உமிழ்கிறது. மேலும் இவ்வகை சீரொளி பொதுவாக பயன்படுத்தப்படும் திட-நிலை சீரொளிகளில் ஒன்றாகும்.

உலோகக் கலவைகளைப் பயன்படுத்தி அதிக-வலிமை கொண்ட நியோடைமியம் காந்தங்கள் தயாரிக்கப் பயன்படுவது நியோடைமியத்தின் மற்றொரு முக்கியமான பயனாகும் ^[4]. இக்காந்தங்கள் வலிமையான நிலைக் காந்தகளாகும். ஒலிவாங்கிகள், தொழில்முறை ஒலிபெருக்கிகள், காதொலிவாங்கிகள், உயர் செயல்திறன் பொழுதுபோக்கு நேர்மின்சார மின் மோட்டார்கள் மற்றும் கணிப்பொறி வன் தட்டுகள் மற்றும் வலுவான காந்த புலங்கள் தேவைப்படும் இடங்களில் எல்லாம் இந்த காந்தங்கள் பரவலாக பயன்படுத்தப்படுகின்றன.பெரிய நியோடைமியம் மின்னாக்கிகள் வின்கலன் போன்றவற்றில் மின் உற்பத்திக்காகப் பயன்படுகின்றன ^[5].

பண்புகள்

இயற்பியல் பண்புகள்

நியோடைமியம் ஓர் அருமண் உலோகமாகும். உலோக நியோடைமியம் வெள்ளியைப் போல வெண்மையான பளபளப்பான ஓர் உலோகமாகும். சாதாரணக் காற்றில் இது வேகமாக ஆக்சிசனேற்றமடைகிறது. ஆக்சிசனேற்ற அடுக்கு உதிர்ந்து மீண்டும் உலோகம் ஆக்சிசனேற்றமடையும். இதனால் ஒரு சென்டிமீட்டர் நீளமுடைய நியோடைமியம் ஓர் ஆண்டில் முற்றிலுமாக ஆக்சிசனேற்றம் அடைந்து விடும்^[6].

பொதுவாக இரண்டு புறவேற்றுமை வடிவங்களில் நியோடைமியம் காணப்படுகிறது. இரட்டை அறுகோண வடிவம், உடல்மைய்ய கனசதுரக் கட்டமைப்பு வடிவம் என்பன அவ்விரண்டு வகையாகும். 863 °செல்சியசு வெப்பநிலையில் இரட்டை அறுகோணம் உடல்மைய்ய கனசதுரக் கட்டமைப்பு வடிவத்திற்கு மாறுகிறது^[7].

தோற்றம்

நியோடைமியம் இயற்கையில் அரிதாக தனித்த நிலையில் கிடைக்கின்ற ஒரு தனிமம் ஆகும்.. மாறாக இது மோனாசைட்டு மற்றும் பாசுட்னசைட்டு போன்ற தாதுக்களில் தோன்றுகிறது. இவற்றை ஒற்றை தாதுப் பெயர்கள் என்பதைக்காட்டிலும் கனிமக் குழுவின் பெயர்கள் எனலாம். இவை அனைத்து வகையான அரு-மண் உலோகங்களையும் சிறிய அளவில் கொண்டிருக்கின்றன. இந்த தாதுக்களில் நியோடைமியம் இலந்தனத்தைப் போல அரிதாகவே அதிகம் காணப்படுகிறது. சீரியம் மிகுதியாக கிடைக்கின்ற ஓர் இலாந்தனைடு என்பது குறிப்பிடத்தக்கது ஆகும். மோனாசைட்டும் - கோசோயிட்டும் சில விதிவிலக்குகளாகும் ^[8]. சீனா, அமெரிக்கா,பிரேசில், இந்தியா, இலங்கை மற்றும் ஆத்திரேலியா போன்ற நாடுகளில் நியோடைமியம் சுரங்கத்திலிருந்து வெட்டியெடுக்கப்படுகிறது. நியோடைமியத்தின் இருப்பு சுமார் எட்டு மில்லியன் டன்கள் என மதிப்பிடப்பட்டுள்ளது. இது அரு-மண் உலோகம் என்று வகைப்படுத்தப்பட்டாலும் , நியோடைமியம் எப்போதும் அரிதாக இருப்பதில்லை. பூமியின் மேலோட்டில் இதன் இருப்பு 38 மி.கி/கி.கி ஆகும். சீரியத்தைத் தொடர்ந்து இரண்டாவதாக அதிகம் கிடைக்கும் அரு-மண் தனிமம் நியோடைமியம் ஆகும். 2004 ஆம் ஆண்டில் மட்டும் உலகின் நியோடைமியம் உற்பத்தி சுமார் 7,000 டன் ஆகும்^[9]. தற்போதைய உற்பத்தியில் பெரும்பகுதி சீனாவிலிருந்து கிடைக்கிறது. 2010 ஆம் ஆண்டு சனவரி மாதத்தின் தரவுகளின்படி சீன அரசாங்கம் இத்தனிமத்தின் மீது மூலோபாய பொருளுக்கான கட்டுப்பாடுகளை விதித்துள்ளது. எனவே நியோடைமியத்தை நுகரும் நாடுகளின் மத்தியில் சில கவலைகளை எழுப்புகிறது மற்றும் நியோடைமியம் மற்றும் பிற அரு -மண் உலோகங்களின் விலைகளையும் சீனா உயர்த்தியுள்ளது ^[10]. 2011 ஆம் ஆண்டின் பிற்பகுதியில் 99% தூய நியோடைமியம் உலக சந்தைகளில் ஒரு கிலோவிற்கு 300 அமெரிக்க டாலர் முதல் 350 அமெரிக்க டாலர் வரை வர்த்தகம் செய்யப்பட்டது, இதுவே 2011 ஆம் ஆண்டின் நடுப்பகுதியில் கிலோ 500 அமெரிக்க டாலராக இருந்தது ^[11]. நியோடைமியம் ஆக்சைட்டின் விலை 2011 இல் கிலோ 200 டாலராக இருந்தது 2015 இல் கிலோ 40 டாலராகக் குறைந்தது, பெரும்பாலும் சீனாவில் அரசாங்க கட்டுப்பாடுகளை மீறி நிகழ்ந்த சட்டவிரோத உற்பத்தி காரணமாக இவ்விலைக்குறைவு ஏற்பட்டது ^[12]. நியோடைமியத்தின் விலையும் கிடைப்பதிலிருந்த நிச்சயமற்ற தன்மையும் வாங்கும் நிறுவனங்களை குறிப்பாக சப்பானிய நிறுவனங்களை நிரந்தர காந்தங்கள் மற்றும் அதனுடன் தொடர்புடைய மின்சார மோட்டார்களை அரு-மண் உலோகங்களிலிருந்து உருவாக்க காரணமானது. இருப்பினும், இதுவரை அவர்களால் நியோடைமியத்தின் தேவையை அகற்ற முடியவில்லை ^[13]^[14].

நியோடைமியம் பொதுவாக இலேசான அரு மண் உலோகக் கனிமங்களான பாசுட்னசைட்டு மற்றும் மோனாசைட்டு ஆகியவற்றின் வணிக வைப்புகளின் உள்ளடக்கத்தில் 10-18 சதவீதம் ஆகும் ^[7]. நியோடைமியம் சேர்மங்கள் மிகவும் வலிமைமிக்க நிறமாக இருப்பதால், போட்டியிடும் குரோமோபோர்கள் இல்லாதபோது இது எப்போதாவது அரு-மண் தாதுக்களின் நிறத்தில் ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது. இது பொதுவாக இளஞ்சிவப்பு நிறத்தை தருகிறது. பொலிவியாவின் லல்லாகுவாவில் உள்ள தகரம் வைப்புகளிலில் காணப்படும் மோனாசைட்டு படிகங்கள் இதற்கு சிறந்த எடுத்துக்காட்டு ஆகும். அமெரிக்காவின் பென்சில்வேனியாவில் கிடைக்கும் இலந்தனைட்டு அல்லது கனடாவின் கியூபெக் நகரத்திலுள்ள செயிண்ட இலாயிர் மலையிலிருந்து கிடைக்கும் ஆன்சைலைட்டும் ஓர் எடுத்துக்காட்டாகும்.

நியோடைமியம் கண்ணாடிகளைப் போலவே, இத்தகைய தாதுக்களும் மாறுபட்ட ஒளியியல் நிலைமைகளின் கீழ் அவற்றின் நிறங்களை மாற்றுகின்றன. நியோடைமியத்தின் உறிஞ்சும் பட்டைகள் பாதரச நீராவியின் கட்புலனாகும் உமிழ்வு நிறமாலையுடன் தொடர்பு கொள்கின்றன. வடிகட்டப்படாத குறுகிய அலைவரிசை புற ஊதா ஒளியுடன் நியோடைமியத்தை கொண்டிருக்கும் தாதுக்கள் ஒரு தனித்துவமான பச்சை நிறத்தை பிரதிபலிக்கின்றன. மோனாசைட்டு கொண்ட மணல் அல்லது பாசுட்னசைட்டு கொண்ட தாதுக்களில் இதைக் காணலாம்.

வேதிப்பண்புகள்

நியோடைமியம் காற்றில் ஆக்சிசனேற்றமடைந்து மெல்ல தன் நிறத்தை இழக்கிறது. 150 ° செல்சியசு வெப்பநிலையில் இது உடனடியாக தீப்பற்றி எரிந்து நியோடைமியம்(III) ஆக்சைடு உருவாகிறது.

4 Nd + 3 O₂ → 2 Nd₂O₃

நியோடைமியம் குளிர் நீரில் மெதுவாக வினைபுரிகிறது. ஆனால் சுடுநீரில் உடனடியாக வினைபுரிந்து நியோடைமியம் ஐதராக்சைடை உருவாக்குகிறது.

2 Nd (திண்மம்) + 6 H₂O (l) → 2 Nd(OH)₃ (நீரிய) + 3 H₂ (வாயு)

எல்லா ஆலசன்களுடனும் நியோடைமியம் தீவிரமாக வினைபுரிகிறது.

2 Nd (தி) + 3 F₂ (வா) → 2 NdF₃ (தி) [ஊதா நிறப்பொருள்]

2 Nd (தி ) + 3 Cl₂ (வாயு) → 2 NdCl₃ (தி) [மெல்லிய ஊதா நிறப்பொருள்]

2 Nd (தி) + 3 Br₂ (வாயு) → 2 NdBr₃(தி) [ஊதா நிறப்பொருள்]

2 Nd (தி ) + 3 I₂ (வாயு) → 2 NdI₃ (தி) [பச்சை நிறப்பொருள்]

2 Nd (தி) + 3 F2 (வாயு) → 2 NdF3 (தி) [ஊதா நிறப்பொருள்] 2 Nd (தி) + 3 Cl2 (வாயு) → 2 NdCl3 (தி) [மெல்லிய ஊதா நிறப்பொருள்] 2 Nd (தி) + 3 Br2 (வாயு) → 2 NdBr3 (தி) [ஊதா நிறப்பொருள்] 2 Nd (தி) + 3 I2 (வாயு) → 2 NdI3 (தி) [பச்சை நிறப்பொருள்]

நீர்த்த கந்தக அமிலத்தில் நியோடைமியம் கரைந்து Nd(III) அயனி உருவாகிறது. இவ்வயனி [Nd(OH2)9]3+ என்ற அனைவுச் சேர்மத்தில் காணப்படுகிறது.

2 Nd (தி) + 3 H2SO4 (நீ) → 2 Nd3+ (நீ) + 3 SO2− 4 (நீ) + 3 H2 (வாயு)

ஆலைடுகள், ஆக்சைடுகள், சல்பைடுகள், நைட்ரைடுகள், ஐதராக்சைடுகள், பாசுபைடுகள், கார்பைடுகள், நைட்ரேட்டுகள், சல்பேட்டுகள் என்று எல்லாவிதமான சேர்மங்களையும் நியோடைமியம் உருவாக்குகிறது.

பயன்பாடுகள்

நியோடைமியம் காந்தங்கள் நிலைக் காந்தங்களிலேயே மிகவும் வலிமையானது. இக் காந்தத்தின் மாழைக்கலவை Nd₂Fe₁₄B என்பதாகும். இது மற்ற காந்தங்களை விட விலைகுறந்ததாகவும், எடை குறைந்ததாகவும் அதே நேரத்தில் சமாரியம்-கோபால்ட் காந்தங்களை விடவும் காந்த வலு மிக்கதாகவும் உள்ளது. நியோடைமியம் காந்தங்கள் ஒலிபெருக்கி, ஒலிபற்றி (மைக்), காதில் அணியும் காதுள் ஒலிப்பிகளிலும், இசைக்கருவிகள், கணினிகள் (வன் தட்டுகள்) ஆகியவற்றிலும் பயன்படுகின்றன.
மாழைகளை ஒட்ட வைக்கும் பற்று வைப்புத் தொழில்களில் கண்பாதுகாப்புக்காக அணியும் கண்ணாடிகளில் பயன்படும் டிடியம் என்னும் கூட்டுப்பொருளின் ஒரு உறுப்பாக நியோடைமியம் பயன்படுகின்றது. 589 நானோமீட்டர் (nm) அலைநீளத்தில் வெளியாகும் சோடியம் ஆவி ஒளிப்பட்டைகளை நியோடைமியம் உள்வாங்கி கண்காப்புப் பொருளாகப் பயன்படுகின்றது. தடுக்கின்றது.
நியோடைமியம் சேர்க்கப்பட்ட கண்ணாடிகள் பல்வேறு நிறங்கள் பெறுகின்றன. கத்தரிப்பூ நிறம் முதல் செம்பழுப்பு நிறம், சாம்பல்நிறம் வரை பற்பல அழகான நிறங்கள் ஊட்ட உதவுகின்றது. கண்ணாடியில் உள்ள சிறிதளவு இரும்பால் தோன்றும் பச்சை நிறத்தை நீக்கவும் இது பயன்படுகின்றது.

மேற்கோள்கள்

↑ v. Welsbach, Carl Auer (1885). "Die Zerlegung des Didyms in seine Elemente". Monatshefte für Chemie und verwandte Teile anderer Wissenschaften 6 (1): 477–491. doi:10.1007/BF01554643. பன்னாட்டுத் தர தொடர் எண்:0343-7329.
↑ Krishnamurthy, N.; Gupta, C. K. (2004). Extractive Metallurgy of Rare Earths. CRC Press. p. 6. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 978-0-203-41302-9.
↑ See Abundances of the elements (data page).
↑ Toshiba Develops Dysprosium-free Samarium-Cobalt Magnet to Replace Heat-resistant Neodymium Magnet in Essential Applications. Toshiba (2012-08-16). Retrieved on 2012-09-24.
↑ As hybrid cars gobble rare metals, shortage looms, Reuters, August 31, 2009.
↑ "Rare-Earth Metal Long Term Air Exposure Test". பார்க்கப்பட்ட நாள் 2009-08-08.
↑ ^7.0 ^7.1 C. R. Hammond (2000). The Elements, in Handbook of Chemistry and Physics (81st ed.). CRC press. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 0-8493-0481-4.
↑ Hudson Institute of Mineralogy (1993–2018). "Mindat.org".
↑ Emsley, John (2003). Nature's building blocks: an A–Z guide to the elements. Oxford University Press. pp. 268–270. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 0-19-850340-7.
↑ Milmo, Cahal (2010-01-02). Concern as China clamps down on rare earth exports, The Independent.
↑ "Prices of Rare Earth Metals Declining Sharply". The New York Times. November 17, 2011. https://www.nytimes.com/2011/11/17/business/global/prices-of-rare-earth-metals-declining-sharply.html.
↑ Rare Earths. Archive United States Geological Survey, January 2016.
↑ "Honda co-develops first hybrid car motor free of heavy rare earth metals". Reuters. 12 July 2016. https://www.reuters.com/article/honda-rareearths-idUST9N18R02G.
↑ "Honda's Heavy Rare Earth-Free Hybrid Motors Sidestep China". Bloomberg. 12 July 2016.

ஐக்கிய அமெரிக்காவின் லாஸ் ஆல்மோஸ் நாட்டாய்வகம் - நியோடைமியம்
R.J. Callow, "The Industrial Chemistry of the Lanthanons, Yttrium, Thorium and Uranium", Pergamon Press 1967.
Lindsay Chemical Division, American Potash and Chemical Corporation, Price List, 1960.
R.C. Vickery, "Chemistry of the Lanthanons", Butterworths 1953.

வெளி இணைப்புகள்

[1] v. Welsbach, Carl Auer (1885). "Die Zerlegung des Didyms in seine Elemente". Monatshefte für Chemie und verwandte Teile anderer Wissenschaften 6 (1): 477–491. doi:10.1007/BF01554643. பன்னாட்டுத் தர தொடர் எண்:0343-7329.

[2] Krishnamurthy, N.; Gupta, C. K. (2004). Extractive Metallurgy of Rare Earths. CRC Press. p. 6. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 978-0-203-41302-9.

[3] See Abundances of the elements (data page).

[4] Toshiba Develops Dysprosium-free Samarium-Cobalt Magnet to Replace Heat-resistant Neodymium Magnet in Essential Applications. Toshiba (2012-08-16). Retrieved on 2012-09-24.

[reu-5] As hybrid cars gobble rare metals, shortage looms, Reuters, August 31, 2009.

[6] "Rare-Earth Metal Long Term Air Exposure Test". பார்க்கப்பட்ட நாள் 2009-08-08.

[CRC-7] 7.0 ^7.1 C. R. Hammond (2000). The Elements, in Handbook of Chemistry and Physics (81st ed.). CRC press. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 0-8493-0481-4.

[8] Hudson Institute of Mineralogy (1993–2018). "Mindat.org".

[history-9] Emsley, John (2003). Nature's building blocks: an A–Z guide to the elements. Oxford University Press. pp. 268–270. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 0-19-850340-7.

[10] Milmo, Cahal (2010-01-02). Concern as China clamps down on rare earth exports, The Independent.

[11] "Prices of Rare Earth Metals Declining Sharply". The New York Times. November 17, 2011. https://www.nytimes.com/2011/11/17/business/global/prices-of-rare-earth-metals-declining-sharply.html.

[12] Rare Earths. Archive United States Geological Survey, January 2016.

[13] "Honda co-develops first hybrid car motor free of heavy rare earth metals". Reuters. 12 July 2016. https://www.reuters.com/article/honda-rareearths-idUST9N18R02G.

[14] "Honda's Heavy Rare Earth-Free Hybrid Motors Sidestep China". Bloomberg. 12 July 2016.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]