Neodimium

Neodimium adalah sebuah unsur kimia dengan lambang Nd dan nomor atom 60. Ia adalah anggota keempat dari deret lantanida dan dianggap sebagai salah satu logam tanah jarang. Ia adalah logam keperakan yang keras, sedikit dapat ditempa, dan akan cepat ternoda di udara dan kelembapan. Saat teroksidasi, neodimium bereaksi dengan cepat menghasilkan senyawa berwarna merah muda, ungu/biru, dan kuning dalam keadaan oksidasi +2, +3 dan +4. Ia umumnya dianggap memiliki salah satu spektrum yang paling kompleks dari semua unsur.Werbowy, S., Windholz, L. Studies of Landé gJ-factors of singly ionized neodymium isotopes (142, 143 and 145) at relatively small magnetic fields up to 334 G by collinear laser ion beam spectroscopy. Eur. Phys. J. D 71, 16 (2017). https://doi.org/10.1140/epjd/e2016-70641-3 Neodimium ditemukan pada tahun 1885 oleh kimiawan Carl A. von Welsbach, yang juga menemukan praseodimium. Ia hadir dalam jumlah yang signifikan dalam mineral monasit dan bastnäsit. Neodimium tidak ditemukan secara alami dalam bentuk logam atau tidak tercampur dengan lantanida lain, dan biasanya disuling untuk penggunaan umum. Neodimium cukup umum—kira-kira sama seperti kobalt, nikel, atau tembaga—dan tersebar luas di kerak Bumi.Lihat Kelimpahan unsur kimia (halaman data). Sebagian besar neodimium komersial dunia ditambang di Tiongkok, seperti halnya dengan banyak logam tanah jarang lainnya.

Senyawa neodimium pertama kali digunakan secara komersial sebagai pewarna kaca pada tahun 1927 dan tetap menjadi aditif yang populer hingga saat ini. Warna senyawa neodimium berasal dari ion Nd3+ dan sering kali berwarna ungu kemerahan. Namun, warna ini berubah seiring dengan jenis pencahayaan karena interaksi pita serapan cahaya yang tajam dari neodimium dengan cahaya sekitar yang diperkaya dengan pita emisi tampak yang tajam dari raksa, europium atau terbium trivalen. Kaca yang didoping neodimium digunakan dalam laser yang memancarkan inframerah dengan panjang gelombang antara 1047 dan 1062 nanometer. Laser ini telah digunakan dalam aplikasi berdaya sangat tinggi, seperti eksperimen dalam fusi kurungan inersia. Neodimium juga digunakan dengan berbagai kristal substrat lainnya, seperti garnet itrium aluminium dalam laser Nd:YAG.

Paduan neodimium digunakan untuk membuat magnet neodimium—sejenis magnet permanen yang kuat.Toshiba Develops Dysprosium-free Samarium-Cobalt Magnet to Replace Heat-resistant Neodymium Magnet in Essential Applications. Toshiba (16 Agustus 2012). Diakses tanggal 29 Juni 2023. Magnet ini banyak digunakan dalam produk seperti mikrofon, pengeras suara profesional, penyuara jemala dalam telinga, motor listrik DC hobi berkinerja tinggi, dan cakram keras komputer, yang memerlukan massa (atau volume) magnet yang rendah atau medan magnet yang kuat. Magnet neodimium yang lebih besar digunakan pada motor listrik dengan rasio daya-terhadap-berat yang tinggi (misalnya pada mobil hibrida) dan generator (misalnya generator listrik turbin angin dan pesawat udara).Gorman, Steve (31 Agustus 2009) As hybrid cars gobble rare metals, shortage looms, Reuters.
Karakteristik
Sifat fisik
Neodimium metalik memiliki kilau logam keperakan yang cerah. Neodimium umumnya eksis dalam dua bentuk alotropik, dengan transformasi dari struktur heksagon ganda menjadi kubus berpusat-badan yang terjadi pada suhu sekitar 863 °C. Neodimium, seperti kebanyakan lantanida lain, bersifat paramagnetik pada suhu kamar dan menjadi sebuah antiferomagnet ketika didinginkan hingga suhu . Neodimium adalah logam tanah jarang yang terdapat dalam mischmetal klasik pada konsentrasi sekitar 18%. Untuk membuat magnet neodimium, ia dicampur dengan besi, yang merupakan sebuah feromagnet.
Konfigurasi elektron
Dalam tabel periodik, ia muncul di antara lantanida praseodimium di sebelah kirinya dan unsur radioaktif prometium di sebelah kanannya, serta di atas aktinida uranium. 60 elektronnya tersusun dalam konfigurasi [Xe]4f46s2, di mana enam elektron 4f dan 6s adalah valensi. Seperti kebanyakan logam lain dalam deret lantanida, neodimium biasanya hanya menggunakan tiga elektron sebagai elektron valensi, karena setelah itu elektron 4f yang tersisa terikat dengan kuat: hal ini dikarenakan orbital 4f menembus paling banyak melalui inti elektron xenon yang lengai ke nukleusnya, diikuti oleh 5d dan 6s, dan ini meningkat dengan muatan ion yang lebih tinggi. Neodimium masih bisa kehilangan elektron keempat karena ia datang lebih awal di lantanida, di mana muatan inti masih cukup rendah dan energi subkulit 4f cukup tinggi untuk memungkinkan pelepasan elektron valensi lebih lanjut.Greenwood dan Earnshaw, hlm. 1235–8
Sifat kimia
Neodimium adalah anggota keempat dari deret lantanida. Ia memiliki titik lebur sebesar  dan titik didih sebesar . Neodimium, seperti lantanida lainnya, biasanya memiliki keadaan oksidasi +3, tetapi juga dapat terbentuk dalam keadaan oksidasi +2 dan +4, dan bahkan, dalam kondisi yang sangat jarang, +0.Itrium dan semua lantanida kecuali Ce dan Pm telah teramati pada keadaan oksidasi 0 dalam kompleks bis(1,3,5-tri-t-butilbenzena), lihat  dan . Logam neodimium akan dengan cepat teroksidasi pada kondisi sekitar, membentuk lapisan oksida seperti karat besi yang akan melepas dan memaparkan logam tersebut pada oksidasi lebih lanjut; sebuah sampel neodimium berukuran beberapa sentimeter akan terkorosi sepenuhnya dalam waktu sekitar satu tahun. Nd3+ umumnya larut dalam air. Seperti tetangganya praseodimium, ia akan terbakar pada suhu sekitar 150 °C untuk membentuk neodimium(III) oksida; oksida tersebut akan mengelupas, memaparkan logam tersebut pada oksidasi lebih lanjut:

Neodimium adalah unsur yang cukup elektropositif, dan ia bereaksi secara lambat dengan air dingin, atau secara cepat dengan air panas, untuk membentuk neodimium(III) hidroksida:

Logam neodimium akan bereaksi hebat dengan semua halogen stabil:Neodymium: reactions of elements . WebElements. Diakses tanggal 30 Juni 2023.

 [zat berwarna lembayung]
 [zat berwarna senduduk]
 [zat berwarna lembayung]
 [zat berwarna hijau]

Neodimium mudah larut dalam asam sulfat encer untuk membentuk larutan yang mengandung ion Nd(III) berwarna lila. Mereka eksis sebagai kompleks [Nd(OH2)9]3+:

Senyawa

Beberapa senyawa neodimium yang paling penting meliputi:
 halida: NdF3; NdCl2; NdCl3; NdBr3; NdI2; NdI3
 oksida: 
 hidroksida: 
 karbonat: Nd2(CO3)3
 sulfat: 
 asetat: Nd(CH3COO)3
 magnet neodimium (Nd2Fe14B)

Beberapa senyawa neodimium memiliki warna yang bervariasi tergantung pada jenis pencahayaan.Burke M.W. (1996) Lighting II: Sources. In: Image Acquisition. Springer, Dordrecht. https://doi.org/10.1007/978-94-009-0069-1_2

Senyawa organoneodimium

Senyawa organoneodimium adalah senyawa yang memiliki ikatan neodimium–karbon. Senyawa-senyawa ini mirip dengan lantanida lainnya, ditandai dengan ketidakmampuannya untuk menjalani pengikatan balik π. Dengan demikian, mereka sebagian besar terbatas pada sebagian besar siklopentadienida ionik (isostruktural dengan lantanum) serta alkil dan aril sederhana yang berikatan σ, beberapa di antaranya mungkin polimerik.Greenwood dan Earnshaw, hlm. 1248–9
Isotop

Neodimium (60Nd) alami terdiri dari lima isotop stabil—142Nd, 143Nd, 145Nd, 146Nd dan 148Nd, dengan 142Nd menjadi yang paling melimpah (27,2% dari kelimpahan alami)—dan dua radioisotop dengan waktu paruh yang sangat panjang, 144Nd (meluruh melalui peluruhan alfa dengan waktu paruh (t1/2) 2,29×1015 tahun) dan 150Nd (peluruhan beta ganda, t1/2 ≈ 7×1018 tahun). Secara keseluruhan, 33 radioisotop neodimium telah terdeteksi , dengan radioisotop paling stabil merupakan yang terjadi secara alami: 144Nd dan 150Nd. Semua isotop radioaktif yang tersisa memiliki waktu paruh yang lebih pendek dari 12 hari, dan sebagian besar memiliki waktu paruh yang lebih pendek dari 70 detik; isotop buatan yang paling stabil adalah 147Nd waktu paruh 10,98 hari.

Neodimium juga memiliki 13 isotop metastabil yang diketahui, dengan yang paling stabil adalah 139mNd (t1/2 = 5,5 jam), 135mNd (t1/2 = 5,5 menit) dan 133m1Nd (t1/2 ~70 detik). Mode peluruhan primer sebelum isotop stabil yang paling melimpah, 142Nd, adalah penangkapan elektron dan emisi positron, dan mode primer setelahnya adalah peluruhan beta minus. Produk peluruhan primer sebelum 142Nd adalah isotop unsur Pr (praseodimium) dan produk primer setelahnya adalah isotop unsur Pm (prometium).Karlewski, T., Hildebrand, N., Herrmann, G. dkk. Decay of the heaviest isotope of neodymium:154Nd. Z Physik A 322, 177–178 (1985). https://doi.org/10.1007/BF01412035 Empat dari lima isotop stabilnya diprediksi akan meluruh menjadi isotop serium atau samarium dan hanya stabil secara pengamatan. Selain itu, beberapa isotop samarium yang stabil secara pengamatan diperkirakan akan meluruh menjadi isotop neodimium.

Isotop neodimium digunakan dalam berbagai aplikasi ilmiah. 142Nd telah digunakan untuk produksi isotop Tm dan Yb berumur pendek. 146Nd telah diusulkan untuk produksi 147Pm, yang merupakan sumber tenaga radioaktif. Beberapa isotop neodimium telah digunakan untuk produksi isotop prometium lainnya. Peluruhan dari 147Sm (t1/2 =  tahun) ke 143Nd yang stabil memungkinkan penanggalan samarium–neodimium. 150Nd juga telah digunakan untuk mempelajari peluruhan beta ganda.Barabash, A.S., Hubert, F., Hubert, P. dkk. Double beta decay of 150Nd to the First 0+ excited state of 150Sm. Jetp Lett. 79, 10–12 (2004). https://doi.org/10.1134/1.1675911
Sejarah
upright=0.9|thumb|Carl A. von Welsbach (1858–1929), penemu neodimium pada tahun 1885.

Pada 1751, ahli mineralogi Swedia Axel F. Cronstedt menemukan sebuah mineral berat dari tambang di Bastnäs, yang kemudian diberi nama serit. 30 tahun kemudian, Wilhelm Hisinger yang berusia 15 tahun, anggota keluarga pemilik tambang tersebut, mengirim sebuah sampel ke Carl W. Scheelee, yang tidak menemukan unsur baru di dalamnya. Pada tahun 1803, setelah Hisinger menjadi ahli besi, dia kembali meneliti mineral tersebut bersama Jöns J. Berzelius dan mengisolasi sebuah oksida baru, yang mereka beri nama seria dari planet katai Ceres, yang ditemukan dua tahun sebelumnya.Emsley, hlm. 120–5 Seria diisolasi secara bersamaan dan mandiri di Jerman oleh Martin H. Klaproth.Greenwood dan Earnshaw, hlm. 1424 Antara tahun 1839 dan 1843, seria ditunjukkan sebagai campuran oksida oleh ahli bedah dan kimiawan Swedia Carl G. Mosander, yang tinggal di rumah yang sama dengan Berzelius; dia memisahkan dua oksida lainnya, yang dia beri nama lanthana dan didymia. Dia menguraikan sebagian sampel serium nitrat dengan memanggangnya di udara dan kemudian mengolah oksida yang dihasilkan dengan asam nitrat encer. Logam yang membentuk oksida ini diberi nama lanthanum dan didymium,Lihat:
 ( Dari hlm. 356: "L'oxide de cérium, extrait de la cérite par la procédé ordinaire, contient à peu près les deux cinquièmes de son poids de l'oxide du nouveau métal qui ne change que peu les propriétés du cérium, et qui s'y tient pour ainsi dire caché. Cette raison a engagé M. Mosander à donner au nouveau métal le nom de Lantane." (Oksida serium, yang diekstraksi dari serit melalui prosedur biasa, mengandung hampir dua perlima beratnya dalam oksida logam baru, yang hanya sedikit berbeda dari sifat serium, dan yang disimpan di dalamnya sehingga bisa dikatakan "tersembunyi". Alasan ini memotivasi Tn. Mosander untuk memberikan nama Lantane pada logam baru tersebut.)
  yang secara resmi ditemukan di Wina pada tahun 1885 oleh Carl G. Mosander. Von Welsbach menegaskan pemisahan tersebut melalui analisis spektroskopi, tetapi produk tersebut memiliki kemurnian yang relatif rendah. Didymium ditemukan oleh Carl G. Mosander pada tahun 1841, dan neodimium murni diisolasi darinya pada tahun 1925. Nama neodimium berasal dari kata Yunani neos (νέος), baru, dan didymos (διδύμος), kembar.

Kristalisasi nitrat ganda adalah sarana pemurnian neodymium komersial hingga tahun 1950-an. Lindsay Chemical Division adalah yang pertama kali mengomersialkan pemurnian pertukaran ion neodimium skala besar. Mulai tahun 1950-an, neodimium dengan kemurnian tinggi (>99%) diperoleh terutama melalui proses pertukaran ion dari monasit, sebuah mineral yang kaya akan unsur tanah jarang. Logam neodimium diperoleh melalui elektrolisis garam halidanya. Saat ini, sebagian besar neodimium diekstrak dari bastnäsit dan dimurnikan melalui ekstraksi pelarut. Pemurnian pertukaran ion digunakan untuk kemurnian tertinggi (biasanya >99,99%). Teknologi yang berkembang, dan peningkatan kemurnian neodimium oksida yang tersedia secara komersial, tecermin dalam penampilan kaca neodimium dalam koleksi saat ini. Kaca neodimium awal yang dibuat pada tahun 1930-an memiliki semburat kemerahan atau jingga dibandingkan versi modern, yang berwarna ungu lebih bersih, karena kesulitan menghilangkan jejak praseodimium menggunakan teknologi awal, yaitu kristalisasi fraksional.

Karena perannya dalam magnet permanen yang digunakan untuk turbin angin penggerak langsung, telah diperdebatkan bahwa neodimium akan menjadi salah satu objek utama dari persaingan geopolitik di dunia yang menggunakan energi terbarukan. Perspektif ini telah dikritik karena gagal mengenali bahwa sebagian besar turbin angin tidak menggunakan magnet permanen, dan meremehkan kekuatan insentif ekonomi untuk perluasan produksi.
Keterjadian dan produksi
Keterjadian
Neodimium jarang ditemukan di alam sebagai unsur bebas, sebaliknya terjadi sebagai bijih, seperti monasit dan bastnäsit (ini adalah nama kelompok mineral dan bukan nama mineral tunggal) yang mengandung sejumlah kecil semua logam tanah jarang. Dalam mineral-mineral ini, neodimium jarang mendominasi; beberapa pengecualiannya meliputi monasit-(Nd) dan kozoit-(Nd). Area penambangan utama berada di Tiongkok, Amerika Serikat, Brasil, India, Sri Lanka, dan Australia. Cadangan neodimium dunia diperkirakan mencapai delapan juta ton.

Ion Nd3+ memiliki ukuran yang mirip dengan lantanida awal dari golongan serium (lantanum hingga samarium dan europium) yang segera mengikuti tabel periodik, sehingga ia cenderung muncul bersama mereka dalam mineral fosfat, silikat, dan karbonat, seperti monasit (MIIIPO4) dan bastnäsit (MIIICO3F), di mana M mengacu pada semua logam tanah jarang kecuali skandium dan prometium yang radioaktif (kebanyakan Ce, La, dan Y, dengan sedikit Pr dan Nd).Greenwood dan Earnshaw, hlm. 1229–32 Bastnäsit biasanya mengandung sedikit torium dan lantanida berat, serta pemurnian lantanida ringan darinya kurang terlibat. Bijih tersebut, setelah dihancurkan dan ditumbuk, pertama-tama diolah dengan asam sulfat pekat panas, menghasilkan karbon dioksida, hidrogen fluorida, dan silikon tetrafluorida. Produk tersebut kemudian dikeringkan dan dilindi dengan air, meninggalkan ion lantanida awal, termasuk lantanum, dalam larutan.

 Kelimpahan di Tata Surya Nomoratom Unsur  Jumlahrelatif 42 Molibdenum2,771 47 Perak0,590 50 Timah4,699 58 Serium1,205 59 Praseodimium0,205 60 Neodimium1 74 Wolfram0,054 90 Torium 0,054 92 Uranium 0,022
Di luar angkasa
Kelimpahan per partikel dari neodimium di Tata Surya adalah 0,083 ppb (bagian per miliar). Angka ini sekitar dua pertiga dari platina, tetapi dua setengah kali lebih banyak dari raksa, dan hampir lima kali lebih banyak dari emas. Lantanida biasanya tidak ditemukan di luar angkasa, dan jauh lebih melimpah di kerak Bumi.A, CRC Handbook of Chemistry and Physics, Edisi ke-97 (2016–2017), hlm. 14-17
Di kerak Bumi
Neodimium diklasifikasikan sebagai sebuah unsur litofil di bawah klasifikasi Goldschmidt, artinya ia umumnya ditemukan berkombinasi dengan oksigen. Meskipun termasuk dalam logam tanah jarang, neodimium sama sekali tidak langka. Kelimpahannya di kerak Bumi adalah sekitar 38 mg/kg, menjadikannya unsur paling umum ke-27. Kelimpahannya mirip dengan lantanum. Serium adalah logam tanah jarang yang paling umum, diikuti oleh neodimium, dan kemudian lantanum.
Produksi
Produksi neodimium dunia ialah sekitar 7.000 ton pada tahun 2004. Sebagian besar produksi saat ini berasal dari Tiongkok. Secara historis, pemerintah Tiongkok memberlakukan kontrol material strategis pada unsur tersebut, menyebabkan fluktuasi harga yang besar. Ketidakpastian harga dan ketersediaan telah menyebabkan beberapa perusahaan (terutama perusahaan Jepang) membuat magnet permanen dan motor listrik terkait dengan logam tanah jarang yang lebih sedikit; tetapi, sejauh ini mereka tidak dapat menghilangkan kebutuhan akan neodimium. Menurut Survei Geologi A.S., Greenland memiliki cadangan deposit tanah jarang terbesar yang belum dikembangkan, khususnya neodimium. Kepentingan penambangan berbenturan dengan penduduk asli di lokasi tersebut, karena pelepasan zat radioaktif selama proses penambangan.

Neodimium biasanya mencakup 10–18% dari kandungan tanah-jarang dari endapan komersial mineral unsur-tanah-jarang ringan bastnäsit dan monasit. Dengan senyawa neodimium menjadi warna yang paling kuat untuk lantanida trivalen, ia terkadang dapat mendominasi pewarnaan mineral tanah jarang ketika kromofor yang bersaing tidak ada. Ia biasanya memberikan warna merah muda. Contoh tidak biasa dari hal ini meliputi kristal monasit dari endapan timah di Llallagua, Bolivia; ankilit dari Gunung Saint-Hilaire, Quebec, Kanada; atau lantanit dari Saucon Valley, Pennsylvania, Amerika Serikat. Sama seperti kaca neodimium, mineral semacam itu dapat berubah warna di bawah kondisi pencahayaan yang berbeda. Pita serapan neodimium dapat berinteraksi dengan spektrum pancar uap raksa yang terlihat, dengan sinar UV gelombang pendek tanpa filter menyebabkan mineral yang mengandung neodimium memantulkan warna hijau yang khas. Hal ini dapat diamati dengan pasir yang mengandung monasit atau bijih yang mengandung bastnäsit.

Permintaan akan sumber daya mineral, seperti unsur tanah jarang (termasuk neodimium) dan bahan penting lainnya, telah meningkat pesat karena pertumbuhan populasi manusia dan perkembangan industri. Baru-baru ini, kebutuhan akan masyarakat-rendah-karbon telah menyebabkan permintaan yang signifikan untuk teknologi hemat energi seperti baterai, motor efisiensi tinggi, sumber energi terbarukan, dan sel bahan bakar. Di antara teknologi ini, magnet permanen sering digunakan untuk membuat motor efisiensi tinggi, dengan magnet neodimium-besi-boron (magnet Nd2Fe14B tersinter dan terikat; selanjutnya disebut sebagai magnet NdFeB) menjadi jenis magnet permanen utama di pasaran sejak penemuannya.Sagawa M, Fujimura S, Togawa N, Yamamoto H, Matsuura Y (1984) New material for permanent magnets on a base of Nd and Fe. J Appl Phys 55(6):2083–2087. https://doi.org/10.1063/1.333572 Magnet NdFeB digunakan dalam kendaraan listrik (EV), kendaraan listrik hibrida (HEV), kendaraan listrik hibrida plug-in (PHEV), kendaraan sel bahan bakar (FCV) (selanjutnya disebut xEV), turbin angin, peralatan rumah tangga, komputer, dan banyak perangkat elektronik konsumen kecil. Selain itu, mereka sangat diperlukan untuk penghematan energi. Untuk mencapai tujuan Persetujuan Paris, permintaan magnet NdFeB diperkirakan akan meningkat secara signifikan di masa mendatang.
Aplikasi
 Neodimium memiliki kapasitas panas spesifik yang luar biasa besar pada suhu helium cair, sehingga berguna dalam pendingin krio.
 Neodimium asetat dapat menjadi pengganti uranil asetat yang bersifat radioaktif dan beracun (digunakan sebagai zat kontras standar dalam mikroskop elektron).
 Mungkin karena kemiripannya dengan Ca2+, Nd3+ telah dilaporkan dapat mendorong pertumbuhan tumbuhan. Senyawa unsur tanah jarang sering digunakan di Tiongkok sebagai pupuk.
 Penanggalan samarium–neodimium berguna untuk menentukan hubungan usia batuan dan meteorit.
Isotop neodimium yang terekam dalam sedimen laut digunakan untuk merekonstruksi perubahan sirkulasi laut masa lalu.
Magnet

Magnet neodimium (sebuah paduan, Nd2Fe14B) adalah magnet permanen terkuat yang dikenal. Sebuah magnet neodimium seberat beberapa puluh gram dapat mengangkat seribu kali beratnya sendiri, dan dapat menyatu dengan kekuatan yang cukup untuk mematahkan tulang. Magnet ini lebih murah, lebih ringan, dan lebih kuat daripada magnet samarium–kobalt. Namun, mereka tidak unggul dalam setiap aspek, karena magnet berbasis neodimium akan kehilangan sifat magnetnya pada suhu yang lebih rendahZhang, W., Liu, G. & Han, K. The Fe-Nd (Iron-Neodymium) system. JPE 13, 645–648 (1992). https://doi.org/10.1007/BF02667216 dan cenderung menimbulkan korosi, sedangkan magnet samarium–kobalt tidak.

Magnet neodimium muncul dalam beberapa produk seperti mikrofon, pengeras suara profesional, penyuara jemala, pick-up gitar dan gitar bas, serta cakram keras komputer yang memerlukan massa rendah, volume kecil, atau medan magnet yang kuat. Neodimium digunakan dalam motor listrik dari mobil hibrida dan listrik serta generator listrik dari beberapa desain turbin angin komersial (hanya turbin angin dengan generator "magnet permanen" yang menggunakan neodimium). Misalnya, penggerak motor listrik untuk setiap Toyota Prius membutuhkan  neodimium per kendaraan.

Pada tahun 2020, para peneliti fisika di Universitas Radboud dan Universitas Uppsala mengumumkan bahwa mereka telah mengamati perilaku yang dikenal sebagai "kaca spin yang diinduksi sendiri" dalam struktur atom neodymium. Salah satu peneliti menjelaskan, "…kami adalah spesialis dalam mikroskop penerowongan payaran. Ia memungkinkan kami untuk melihat struktur atom individual, dan kami dapat menyelesaikan kutub utara dan selatan dari atom neodimium. Dengan kemajuan dalam pencitraan presisi tinggi ini, kami dapat menemukan perilaku ini pada neodimium, karena kami dapat mengatasi perubahan yang sangat kecil dalam struktur magnetik ini."  Neodimium berperilaku dengan cara magnetis kompleks yang belum pernah terlihat sebelumnya dalam unsur tabel periodik.
Kaca
Kaca neodimium (Nd:glass) diproduksi dengan memasukkan neodimium oksida (Nd2O3) ke dalam lelehan kaca. Biasanya di bawah cahaya siang hari atau cahaya pijaran, kaca neodimium tampak berwarna gandaria, tetapi tampak biru pucat di bawah pencahayaan fluoresen. Neodimium dapat digunakan untuk mewarnai kaca dalam nuansa halus mulai dari lembayung murni hingga merah anggur dan abu-abu hangat.

Penggunaan komersial pertama dari neodimium yang dimurnikan adalah dalam pewarnaan kaca, dimulai dengan eksperimen yang dilakukan oleh Leo Moser pada November 1927. Kaca "Aleksandrit" yang dihasilkan tetap menjadi warna khas dari karya kaca Moser hingga hari ini. Kaca neodimium ditiru secara luas pada awal tahun 1930-an oleh pabrik kaca Amerika, terutama Heisey, Fostoria ("wisteria"), Cambridge ("heatherbloom"), dan Steuben ("wisteria"), serta di tempat lain (misalnya Lalique, di Prancis, atau Murano). "Twilight" Tiffin tetap berproduksi dari sekitar tahun 1950 hingga 1980. Sumber kaca neodimium saat ini meliputi pembuat kaca di Ceko, Amerika Serikat, dan Tiongkok.Brown D.C. (1981) Optical-Pump Sources for Nd : Glass Lasers. In: High-Peak-Power Nd: Glass Laser Systems. Springer Series in Optical Sciences, vol 25. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-540-38508-0_3

Pita serapan neodimium yang tajam menyebabkan warna kaca berubah di bawah kondisi pencahayaan yang berbeda, menjadi berwarna ungu kemerahan di bawah cahaya siang hari atau kuning lampu pijar, tetapi biru di bawah pencahayaan fluoresen putih, atau kehijauan di bawah pencahayaan trikromatik. Fenomena perubahan warna ini sangat dihargai oleh para kolektor. Dalam kombinasi dengan emas atau selenium, warna merah akan dihasilkan. Karena pewarnaan neodimium tergantung pada transisi f-f "terlarang" jauh di dalam atom, terdapat pengaruh yang relatif kecil pada warna dari lingkungan kimia, sehingga warnanya tahan terhadap sejarah termal kaca. Namun, untuk warna terbaik, pengotor yang mengandung besi perlu diminimalkan dalam silika yang digunakan untuk membuat kaca. Sifat terlarang yang sama dari transisi f-f membuat pewarna tanah jarang kurang intens daripada yang disediakan oleh sebagian besar unsur transisi-d, jadi lebih banyak dari mereka yang harus digunakan dalam kaca untuk mencapai intensitas warna yang diinginkan. Resep asli Moser menggunakan sekitar 5% neodimium oksida dalam peleburan kaca, jumlah yang cukup sehingga Moser menyebutnya sebagai kaca yang "didoping tanah jarang". Menjadi basa yang kuat, tingkat neodimium tersebut akan memengaruhi sifat lebur kaca, dan kandungan kapur pada kaca mungkin harus disesuaikan.

Cahaya yang ditransmisikan melalui kaca neodimium menunjukkan pita serapan yang sangat tajam; kaca tersebut digunakan dalam pekerjaan astronomis untuk menghasilkan pita tajam di mana garis spektrum dapat dikalibrasi. Aplikasi lainnya adalah pembuatan filter astronomis selektif untuk mengurangi efek polusi cahaya dari pencahayaan natrium dan fluoresen saat melewati warna lain, terutama emisi hidrogen-alfa merah tua dari nebula.Baader Neodymium Filter, First Light Optics. Neodimium juga digunakan untuk menghilangkan warna hijau yang disebabkan oleh kontaminan besi dari kaca.

Neodimium adalah salah satu komponen "didimium" (mengacu pada campuran garam neodimium dan praseodimium) yang digunakan untuk mewarnai kaca untuk membuat kacamata tukang las dan peniup kaca; pita serapannya yang tajam dapat melenyapkan emisi natrium kuat pada 589 nm. Penyerapan serupa terhadap garis emisi raksa kuning pada 578 nm adalah penyebab utama warna biru yang diamati untuk kaca neodimium di bawah pencahayaan fluoresen putih tradisional. Kaca neodimium dan didimium digunakan dalam filter penambah warna dalam fotografi dalam ruangan, khususnya dalam menyaring rona kuning dari lampu pijar. Demikian pula, kaca neodimium semakin banyak digunakan secara langsung pada bola lampu pijar. Lampu ini mengandung neodimium pada kacanya untuk menyaring cahaya kuning, menghasilkan cahaya yang lebih putih yang lebih mirip sinar matahari. Semasa Perang Dunia I, cermin didimium dilaporkan digunakan untuk mengirimkan Kode Morse melintasi medan perang. Mirip dengan penggunaannya dalam kaca, garam neodimium digunakan sebagai pewarna enamel.
Laser
Bahan transparan tertentu dengan konsentrasi ion neodimium yang kecil dapat digunakan dalam laser sebagai media penguatan untuk panjang gelombang inframerah (1054–1064 nm), misalnya Nd:YAG (garnet itrium aluminium), Nd:YAP (perovskit itrium aluminium), Nd:YLF (itrium litium fluorida), Nd:YVO4 (itrium ortovanadat), dan Nd:glass. Kristal yang didoping neodimium (biasanya Nd:YVO4) menghasilkan sinar laser inframerah bertenaga tinggi yang diubah menjadi sinar laser hijau dalam laser genggam dan penunjuk laser DPSS komersial.

Ion neodimium trivalen Nd3+ adalah lantanida pertama dari unsur tanah jarang yang digunakan untuk menghasilkan radiasi laser. Laser Nd:CaWO4 dikembangkan pada tahun 1961. Secara historis, ia adalah laser ketiga yang dioperasikan (yang pertama adalah laser rubi, yang kedua adalah laser U3+:CaF). Selama bertahun-tahun laser, neodimium menjadi salah satu laser yang paling banyak digunakan untuk tujuan aplikasi. Keberhasilan ion the Nd3+ terletak pada struktur tingkat energinya dan sifat spektroskopiknya yang sesuai untuk pembangkitan radiasi laser. Pada tahun 1964, Geusic dkk. mendemonstrasikan operasi ion neodimium dalam matriks YAG Y3Al5O12. Ia adalah laser empat tingkat dengan ambang batas yang lebih rendah serta dengan sifat mekanik dan suhu yang sangat baik. Untuk pemompaan optik dari bahan ini, dimungkinkan untuk menggunakan radiasi flashlamp yang tidak koheren atau sinar dioda yang koheren.Koechner, 1999; Powell, 1998; Svelto, 1998; Siegman, 1986

Laser saat ini di AWE (Atomic Weapons Establishment) Britania Raya, laser kaca neodimium 1-terawatt HELEN (High Energy Laser Embodying Neodymium), dapat mengakses titik tengah daerah tekanan dan suhu serta digunakan untuk memperoleh data untuk pemodelan mengenai bagaimana kepadatan, suhu, dan tekanan berinteraksi di dalam hulu ledak. HELEN dapat membuat plasma sekitar suhu 106 K, dari mana opasitas dan transmisi radiasi diukur.

Laser benda padat kaca neodimium digunakan dalam sistem sinar berganda berkekuatan sangat tinggi (skala terawatt) dan berenergi tinggi (beberapa megajoule) untuk fusi kurungan inersia. Laser Nd:glass biasanya memiliki frekuensi dilipattigakan ke harmonik ketiga pada 351 nm dalam perangkat fusi laser.
Pengganti untuk uranil asetat

Uranil asetat telah menjadi agen kontras standar dalam mikroskop elektron transmisi (TEM) selama beberapa dekade.Watson ML (1958a) Staining of tissue sections for electron microscopy with heavy metals. II. Application of solutions containing lead and barium. J Biophys Biochem Cytol 4:727–730Watson ML (1958b) Staining of tissue sections for electron microscopy with heavy metals. J Cell Biol 4:475–478 Namun, penggunaannya semakin terhambat oleh peraturan pemerintah karena sifat radioaktifnya serta toksisitasnya yang tinggi. Oleh karena itu, beberapa alternatif sedang dicari, meliputi asetat lantanida atau biru platinaHosogi N, Nishioka H, Nakakoshi M (2015) Evaluation of lanthanide salts as alternative stains to uranyl acetate. Microscopy (Oxf) 64:429–435Ikeda K, Inoue K, Kanematsu S, Horiuchi Y, Park P (2011) Enhanced effects of nonisotopic hafnium chloride in methanol as a substitute for uranyl acetate in TEM contrast of ultrastructure of fungal and plant cells. Microsc Res Tech 74:825–830Inaga S, Katsumoto T, Tanaka K, Kameie T, Nakane H, Naguro T (2007) Platinum blue as an alternative to uranyl acetate for staining in transmission electron microscopy. Arch Histol Cytol 70:43–49Yamaguchi K, Suzuki K, Tanaka K (2010) Examination of electron stains as a substitute for uranyl acetate for the ultrathin sections of bacterial cells. J Electron Microsc (Tokyo) 59:113–118 serta penggunaan zat yang kurang jelas seperti ekstrak teh oolong.Sato S, Adachi A, Sasaki Y, Ghazizadeh M (2008) Oolong tea extract as a substitute for uranyl acetate in staining of ultrathin sections. J Microsc 229:17–20He X, Liu B (2017) Oolong tea extract as a substitute for uranyl acetate in staining of ultrathin sections based on examples of animal tissues for transmission electron microscopy. J Microsc 267:27–33 Terlepas dari alternatif yang dipublikasikan ini, uranil asetat masih menjadi standar untuk kontras EM.

Dalam tabel periodik, urutan vertikal unsur-unsur dalam golongan didasarkan pada jumlah elektron yang sama di kulit terluar mereka, yang akan menentukan sifat kimia dan fisik mereka. Karena neodimium (Nd) berada tepat di atas uranium (U), sifat kimia UAc dan NdAc akan sangat mirip dalam mengikat jaringan di bagian ultratipis sehingga menghasilkan jumlah kontras yang serupa.
Peran biologis dan pencegahan

Lantanida awal telah ditemukan penting untuk beberapa bakteri metanotrofik yang hidup di lumpur vulkanik, seperti Methylacidiphilum fumariolicum: lantanum, serium, praseodimium, dan neodimium kira-kira sama efektifnya. Neodimium tidak diketahui memiliki peran biologis dalam organisme lain.

Debu logam neodimium mudah terbakar dan karenanya merupakan bahaya ledakan. Senyawa neodimium, seperti semua logam tanah jarang, memiliki toksisitas rendah hingga sedang; tetapi, toksisitasnya belum diselidiki secara menyeluruh. Garam neodimium dianggap lebih beracun jika larut daripada jika tidak larut bila tertelan. Debu dan garam neodimium sangat mengiritasi mata dan selaput lendir, dan cukup mengiritasi kulit. Menghirup debu neodimium dapat menyebabkan embolisme paru-paru, dan akumulasi paparan dapat merusak hati. Neodimium juga bertindak sebagai antikoagulan, terutama bila diberikan secara intravena.

Magnet neodimium telah diuji untuk penggunaan medis seperti kawat gigi magnetik dan perbaikan tulang, tetapi masalah biokompatibilitas telah mencegah aplikasinya secara luas. Magnet yang terbuat dari neodimium yang tersedia secara komersial sangatlah kuat dan dapat menarik satu sama lain dari jarak jauh. Jika tidak ditangani dengan hati-hati, mereka menyatu dengan sangat cepat dan kuat, menyebabkan cedera. Misalnya, setidaknya ada satu kasus yang terdokumentasi tentang seseorang yang kehilangan ujung jarinya ketika dua magnet yang dia gunakan tersentak dari jarak 50 cm.

Risiko lain dari magnet kuat ini adalah jika lebih dari satu magnet tertelan, mereka dapat menjepit jaringan lunak di saluran pencernaan. Hal ini telah menyebabkan sekitar 1.700 kunjungan ruang gawat darurat dan mengharuskan penarikan kembali lini mainan Buckyballs, yang merupakan set konstruksi magnet neodimium kecil.
Lihat pula
Senyawa neodimium
:Kategori:Senyawa neodimium
Lantanida
Unsur periode 6
Logam tanah jarang
Catatan

Referensi

Bibliografi

 R. J. Callow, The Industrial Chemistry of the Lanthanons, Yttrium, Thorium, and Uranium, Pergamon Press, 1967.
Pranala luar

  WebElements.com—Neodymium
  It's Elemental—The element Neodymium
  Neodymium di The Periodic Table of Videos (Universitas Nottingham)
  EnvironmentalChemistry.com – Neodymium
  Pictures and more details about Neodymium metal


Kategori:Unsur kimia
Kategori:Lantanida
Kategori:Unsur kimia dengan struktur padat heksagon ganda
Kategori:Pembangunan energi
Kategori:Reduktor
Kategori:Teknologi energi terbarukan