นีโอดิเมียม

นีโอดิเมียม () เป็นธาตุโลหะลักษณะเงินมันวาวหายาก เมื่อสัมผัสอากาศสีจะหมองเพราะเกิดสนิมสารประกอบออกไซด์ หมายเลขอะตอมคือ 60 สัญลักษณ์ Nd จัดอยู่ในกลุ่มแลนทาไนด์ มีปริมาณบนพื้นโลกมากเป็นอันดับ2 ในกลุ่มเดียวกันรองจากซีเรียม นีโอดีเมียมเป็นธาตุที่ไม่ได้พบในรูปแบบโลหะหรือบริสุทธิ์เหมือนกับธาตุอื่นๆในกลุ่มแลนทาไนด์ และนีโอดีเมียมยังใช้การกลั่นปกติสำหรับการใช้งานทั่วไป แม้ว่านีโอดิเมียมถูกจัดว่าเป็น "ธาตุที่หายาก" มีการกระจายกันอย่างแพร่หลายในโลกอยู่ในชั้นเปลือกโลก ส่วนใหญ่นีโอดิเมียมในโลกจะขุดได้ที่ในประเทศจีนAbundances of the elements (data page) : https://en.wikipedia.org/wiki/Abundances_of_the_elements_(data_page)

นีโอดิเมียมเป็นธาตุที่อยู่ในบล็อกF จำนวนอิเล็กตรอนในแต่ละชั้นนีโอดีเมียม คือ 2, 8, 18, 22, 8, 2 และการกำหนดค่าอิเล็กตรอนของมันคือ [Xe]4f46s2 นีโอไดเมียเป็นที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดของธาตุหายากหลังจากซีเรียมและแลนทานัม

  ประวัติ 
นีโอดีเมียมถูกค้นพบโดย Carl Auer von Welsbach เป็นนักเคมีชาวออสเตรียในเมืองVienna ในปี 1885 เขาแยกนีโอดิเมียมเช่นเดียวกับองค์ประกอบธาตุเพรซีโอดิเมียม

 สารประกอบ 
สารประกอบนีโอดิเมียม มีดังนี้:
 Fluorides
 NdF3
 Chlorides
 NdCl2
 NdCl3
 Bromides
 NdBr2
 NdBrs3
 Iodides
 NdI2
 NdI3
 Oxides
 Nd2O3
 Sulfides
 NdS
 Nd2S3
 Selenides
 NdSe
 Tellurides
 NdTe
 Nd2Te3
 Nitrides
 NdN
 sulfate : นีโอดิเมียม (III) ซัลเฟต (Nd2(SO4)3)
 ชนิดของสารประกอบนีโอดิเมียมบางสารที่มีสีแต่งต่างกันไปขึ้นอยู่กับชนิดของแสงที่ได้รับ

 แม่เหล็กถาวร 
แม่เหล็กนีโอดีเมียม (ที่จริงเป็นส่วนผสม, Nd2Fe14B)) เป็นแม่เหล็กถาวรที่แข็งแกร่ง แม่เหล็ก ที่รู้จักกัน แม่เหล็กนีโอดีเมียมแค่ไม่กี่กรัมสามารถยกน้ำหนักพันเท่าน้ำหนักของมันเองได้ แม่เหล็กนีโอดีเมียมมีราคาถูกกว่า เบาและแข็งแรงกว่า แม่เหล็กซาแมเรียมโคบอลต์ แต่แม่เหล็กนีโอดีเมียมไม่ได้เหนือกว่าในทุกด้าน แม่เหล็กนีโอดีเมียมก็มีการสูญเสียอำนาจแม่เหล็กของพวกมันเองได้ที่อุณหภูมิสูงและอาจที่จะเกิดสนิม ในขณะที่แม่เหล็กซาแมเรียมโคบอลต์ไม่สามารถเกิดได้
 การใช้ประโยชน์นีโอดิเมียมหนีไม่พ้นเรื่องแม่เหล็กถาวร ปัจจุบันถือได้ว่า แม่เหล็กนีโอดิเมียมมีคุณสมบัติโดดเด่นที่สุดและแพร่หลายที่สุด แม่เหล็กนี้พัฒนาขึ้นเมื่อ ค.ศ.1984 โดยทีมงานของมะซะโตะ ซะกะวะ(Masato Sagawa) แห่งบริษัทซุมิโตโมเปเชียลเมทัลส์ (Sumitomo Special Metals ปัจจุบันคือ บริษัท ฮิตาชิเมทัลส์ (Hitachi Metals)) แม่เหล็กนี้เป็นส่วนผสมของนีโอดิเมียม เหล็กFe และ โบรอนB

 เมื่อเปรียบเทียบแม่เหล็กนีโอดิเมียมกับแม่เหล็กอื่น พบว่ามีพลังสูงกว่าแม่เหล็กเฟอร์ไรต์ (ferrite magnet) ถึง10เท่า และสูงกว่าแม่เหล็กซาแมเรียมโคบอลต์(samarium-cobalt magnet) 1.7เท่า ยิ่งไปกว่านั้น นีโอดิเมียมยังเป็นแลนทาไนด์ที่หามายาก เมื่อนำมาผสมกับเหล็กซึ่งมีราคาถูก จึงมีจุดเด่นในเรื่องต้นทุนต่ำ

 อย่างไรก็ตาม แม่เหล็กนีโอดิเมียมยังมีข้อด้อยคือ ขึ้นสนิมได้ง่าย และอ่อนไหวง่ายต่ออุณหภูมิที่สูงขึ้น ซึ่งกำลังพัฒนาเพื่อปรับปรุงจุดนี้ นิยมใช้แม่เหล็กนีโอดิเมียมกับลำโพง เฮดโฟน มอเตอร์เล็กๆในโทรศัพท์มือถือ เป็นต้น แล้วยังใช้เป็นแม่เหล็กในตุ้มหูอีกด้วย

 การใช้ประโยชน์ 
 การใช้งานที่สำคัญที่สุดสำหรับนีโอดิเมียมอยู่ในโลหะผสมที่มีธาตุเหล็กและโบรอนที่จะทำให้แม่เหล็กถาวรที่แข็งแกร่งมาก การค้นพบนี้ในปี 1983 ทำให้มันเป็นไปได้ที่จะ ใช้มาทำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากรวมทั้งโทรศัพท์มือถือ, ไมโครโฟน, ลำโพงและเครื่องดนตรีอิเล็กทรอนิกส์ แม่เหล็กเหล่านี้ยังใช้ในการปัดน้ำฝนกระจกหน้ารถและกังหันลม 
 นีโอดีเมียมที่เป็นแก้วใช้ในการทำเลเซอร์ จะถูกนำมาใช้เป็นตัวชี้เลเซอร์เช่นเดียวกับในการผ่าตัดตาศัลยกรรมความงามและในการรักษามะเร็งผิวหนัง 
 เลเซอร์ที่ใช้นีโอดิเมียมและคริสตัล (YAG) อิตเทรียมอะลูมิเนียมโกเมน ที่ใช้ในโปรแกรมประยุกต์ทางการแพทย์ ศัลยกรรมและงานอื่น ๆ ที่ต้องการความแม่นยำสูงต่าง ๆ ทั่วไป มันเป็นเลเซอร์ต่ำ mediumpower

 กระจกสี 
นีโอดิเมียมบริสุทธิ์มีสีเงิน เมื่อถูกออกซิไดซ์จะได้นีโอดิเมียมออกไซด์  สีฟ้า แต่เมื่อผสมกับกระจกจะได้สีแดงม่วง จึงนิยมใช้ทำกระจกสี และยังใช้นีโอดิเมียมเป็นส่วนผสมใน YAG เลเซอร์อีกด้วย

 การใช้ในทางเซรามิก 
CeO2 ที่เป็นออกไซด์ผสมที่มี CeO2 มากกว่าร้อยละ 40 ขึ้นไปปใช้เป็นส่วนผสมในผงขัดแก้วที่มีประสิทธิภาพดี Nd2O2 และ Pr2O3 ใช้ในการผสมทำแก้วสี และทำแผ่นกรองแสง La2O3 ใช้ในการทำแก้วเชิงแสง (optical glass) ที่มีสมบัติพิเศษ คือ กระแสงได้น้อยแต่หักแหแสงได้ดีมาก CeO2 ผสมในแก้วช่วยเพิ่มเสถียรภาพและช่วยลดความบกพร่องของสีในแก้วเมื่อถูกรังสีแกมมาหรือลำอิเล็กตรอน CeO2 และ Nd2O3 ใช้แก้วสีเขียวในเนื้อแก้วอันเนื่องมาจาก Fe2+ ในแก้วของผสม Pr2O3 ร้อยละ3 กับ ZrO2 ใช้ทำน้ำยาเคลือบสีเหลืองสำหรับเซรามิก และ CeO2 สำหรับน้ำยาเคลือบแบบทึบแสง สารประกอบของแลนทาไนด์กับออกไซด์(oxides) ซัลไฟด์(sulfides) บอไรด์(borides) คาร์ไบด์(carbides) และไนไตรด์(nitrides) ส่วนใหญ่จะมีจุดหลอมเหลวสูงมักใช้เป็นสารทนความร้อน(แต่อาจมีบางชนิดที่ไม่เหมาะในการใช้งานเนื่องจากเกิดปฏิกิริยาได้ง่ายที่อุณหภูมิสูง): รักไทย ชูศรี. (2554). การแยกนีโอดิเมียม ออกจากธาตุหายากผสมโดยวิธีตกตะกอนร่วมกับการสกัดผ่านเยื่อแผ่นเหลวที่พยุงด้วยเส้นใยกลวง, http://www.thapra.lib.su.ac.th/objects/thesis/fulltext/snamcn/Rakthai_Chusee/fulltext.pdf

 คุณสมบัติทางเคมี 
โลหะนีโอดีเมียมจะหมองช้าในอากาศและมีการเผาไหม้ได้อย่างง่ายดายที่อุณหภูมิประมาณ 150 ° C จะได้เป็น นีโอดิเมียม (III) ออกไซด์ :
4 Nd + 3 O2 → 2 Nd2O3

โลหะนีโอดีเมียมทำปฏิกิริยากับทุกธาตุที่เป็น แฮโลเจน : 
2 Nd (s) + 3 F2 (g) → 2 NdF3 (s) [สารสีม่วง]
2 Nd (s) + 3 Cl2 (g) → 2 NdCl3 (s) [สารสีม่วง]
2 Nd (s) + 3 Br2 (g) → 2 NdBr3 (s) [สารสีม่วง]
2 Nd (s) + 3 I2 (g) → 2 NdI3 (s) [สารสีเขียว]

นีโอดีเมียมจะละลายเจิอจางได้ง่ายในกรดกำมะถันในที่มีม่วง Nd (III)ไอออน จะได้เป็น [Nd(OH2)9]3+ :
2 Nd (s) + 3 H2SO4 (aq) → 2 Nd3+ (aq) + 3 SO (aq) + 3 H2 (g)

นีโอดีเมียม มีประจุไฟฟ้าบวกมากและมันตอบสนองช้าด้วยน้ำเย็น แต่ค่อนข้างตอบสนองได้อย่างรวดเร็วด้วยน้ำร้อน จได้เป็น นีโอดิเมียม (III) ไฮดรอกไซ :
2 Nd (s) + 6 H2O (l) → 2 Nd(OH)3 (aq) + 3 H2 (g)สาระดีจากเรื่องสมบัติของธาตุแทรนซิชั่น[ออนไลน์] [อ้างถึงวันที่ 13-11-2557]. เข้าถึงได้จากอินเทอร์เน็ต http://www.kme10.com/mo4y2552/mo403/noname3.htm 

 ข้อควรระวัง 
นีโอดีเมียมเมื่อเกิดการเผาไหม้หรือระเบิดจะมีความเป็นพิษต่ำถึงปานกลาง ฝุ่นหรือพิษของมันก็ยังไม่ได้รับการตรวจอย่างละเอียด ฝุ่นนีโอดีเมียมเมื่อเข้าตาจะเกิดการระคายเคืองต่อตามาก เมื่อโดนผิวหนังจะระคายเคืองไม่มาก เมื่อสูดดมหายใจเข้าไปในปอดสะสมมากๆ จะเกิดการอุดตันของหลอดเลือดทำให้เกิดความเสียหายต่อตับ นีโอดีเมียมยังทำหน้าที่เป็นสารกันเลือดแข็งโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อได้รับทางเส้นเลือด
แม่เหล็กนีโอดีเมียมมีความดึงดูดหากันที่สูงแรงมาก ระวังอย่าเอานิ้วมือไปอยู่ระหว่างแม่เหล็กมันอาจจะทำให้แม่เหล็กหนีบนิ้วมือได้รับการบาดเจ็บได้หรือถึงกับกระดูกแตก

 อ้างอิง 

หมวดหมู่:ธาตุเคมี
หมวดหมู่:วัสดุศาสตร์