Neodimio: Proprietà e usi dell'elemento
Descrizione
Il neodimio è un metallo delle terre rare con proprietà magnetiche e fisiche uniche; questo articolo ne illustra l'introduzione, gli usi, la preparazione e i prodotti industriali.
Introduzione all'elemento
Il neodimio è un membro della serie dei lantanidi, un gruppo di quindici elementi metallici della tavola periodica. Scoperto alla fine del XIX secolo, il neodimio si è fatto conoscere per il suo aspetto lucente e argenteo e per la sua notevole versatilità. Essendo uno degli elementi chiave delle terre rare, è ampiamente utilizzato in varie applicazioni di alta tecnologia.
Descrizione delle proprietà chimiche
Il neodimio presenta una serie di proprietà chimiche che lo distinguono da molti altri metalli. Si trova prevalentemente in uno stato di ossidazione +3 e forma composti come l'ossido di neodimio e il cloruro di neodimio. Nella sua forma pura, il neodimio è altamente reattivo quando è finemente suddiviso, formando prontamente uno strato di ossido all'esposizione all'aria. Questa reattività viene sfruttata nella sintesi di vari composti utilizzati in pigmenti, catalizzatori e leghe speciali.
Tabella dei dati sulle proprietàfisiche
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Proprietà |
Valore |
Unità |
|
Numero atomico |
60 |
- |
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Peso atomico |
144.24 |
amu |
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Punto di fusione |
1,024 |
°C |
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Punto di ebollizione |
3,074 |
°C |
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Densità |
7.01 |
g/cm³ |
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Resistività elettrica |
64 |
nΩ-m (a 25°C) |
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Conduttività termica |
16.5 |
W/m-K |
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Struttura cristallina |
Esagonale |
- |
Proprietà magnetiche del neodimio
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Proprietà |
Valore |
Unità |
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Ordinamento magnetico |
Paramagnetico (in massa) |
- |
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Temperatura di Curie |
~310 |
°C |
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Magnetizzazione di saturazione |
~1.6-1.7 |
T (Tesla) |
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Coercitività (magneti NdFeB) |
Elevata |
- |
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Remanenza (magneti NdFeB) |
~1.0-1.4 |
T (Tesla) |
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Prodotto energetico massimo (NdFeB) |
200-400 |
kJ/m³ |
Il neodimio è noto soprattutto per il suo ruolo nei magneti al neodimio-ferro-boro (NdFeB). Per ulteriori informazioni, consultare il sito Stanford Advanced Materials (SAM)..
Usi comuni
Il neodimio è forse più conosciuto per la sua applicazione nella produzione di magneti permanenti ad alta resistenza. I magneti al neodimio sono tra i più forti disponibili e sono un componente fondamentale dei motori elettrici, dei dischi rigidi dei computer e delle apparecchiature audio. Il loro potente campo magnetico e le dimensioni compatte hanno rivoluzionato il design di molti dispositivi moderni.
Oltre ai magneti, il neodimio è utilizzato nella produzione di laser, in particolare nei sistemi laser a stato solido. Questi laser trovano applicazione in dispositivi medici, utensili da taglio e vari strumenti di ricerca.
Metodi di preparazione
La preparazione del neodimio prevede sofisticate tecniche di estrazione e purificazione. In genere, il neodimio si ottiene da minerali come la monazite e la bastnaesite. Il processo di estrazione inizia con un trattamento chimico del minerale, seguito da procedure di estrazione con solventi che separano il neodimio dagli altri elementi delle terre rare.
Dopo l'estrazione, si procede a un'ulteriore raffinazione attraverso metodi di precipitazione e scambio ionico. I processi di riduzione vengono quindi applicati per produrre il neodimio nella sua forma metallica.
Domande frequenti
Che cos'è il neodimio?
Il neodimio è un elemento delle terre rare noto per il suo ruolo significativo nei magneti ad alte prestazioni e nelle applicazioni tecnologiche avanzate.
Come vengono utilizzati i magneti al neodimio?
I magneti al neodimio sono utilizzati nei motori elettrici, nei dischi rigidi dei computer e nei sistemi audio grazie alla loro eccezionale resistenza e alle loro dimensioni compatte.
Quali sono le principali proprietà chimiche del neodimio?
Il neodimio esiste tipicamente in uno stato di ossidazione +3 e forma vari composti come ossidi e cloruri, dimostrando una notevole reattività.
Come si estrae il neodimio dai suoi minerali?
L'estrazione prevede il trattamento chimico di minerali come la monazite e la bastnaesite, seguito da processi di estrazione con solventi, precipitazione e raffinazione.
Quali prodotti industriali beneficiano del neodimio?
Prodotti come i magneti ad alta resistenza, i laser a stato solido, le ceramiche avanzate e i componenti ottici specializzati si affidano al neodimio per le loro proprietà uniche.
