钕

化学元素

钕（Neodymium），元素周期表第六周期第3族，镧系元素，元素符号Nd，原子序数60，相对原子质量144.24。钕是较软的银白色或微黄色金属，有六方和立方两种晶系。相对密度为7.004g/cm3（六方，20℃），6.8g/cm3（立方，20℃），熔点1024℃，沸点3074℃。电阻率64x10-8Ω·m（20℃）。

研究简史

1839年，瑞典人莫桑得尔（C.G.Mosander）发现了镧和镨钕混合物（didymium）。

1885年，奥地利业余矿物学家韦尔塞巴赫（A.V.Welsbach）从莫桑得尔认为是“新元素”的镨钕混合物中发现了镨和钕。其中一种被命名为neodidymium，后来被简化为neodymium，元素符号Nd，就是钕元素。

1925年，人们分离出纯态金属钕。

1983年，钕铁硼永磁体的问世引起了国际磁学界的轰动，被列为当年世界十项重大科技成果之一。

理化性质

物理性质

因为钕离子的吸收谱线比较特殊，在不同光源下有不同颜色，荧光灯下从（左到右的是硫酸钕，硝酸钕和氯化钕）

化学性质

Nd原子的电子排布为[Xe]4f46s2。轨道的能量和空间伸展范围当核电荷增加超过57时都会突然地减小。举例来说，一个4f电子与核的结合能从La的-0.95eV降至Nd的-5eV。于是La原子的轨道仍然空着，并采取了5d16s2的基态构型，到Nd时轨已的能量已低于5d，因而采取了6的基态构型4f46s2。Nd除了可以形成常规的+3价化合物外，还可以形成少数+4价的固相化合物，例如立方晶系的Cs2RbNdF7（a=9.748Å）。虽然Nd(IV)的简单氟化物尚未制得过，但是在150—350℃时把Cs3NdF6、Cs3LnCl6或Cs3Ln(SO4)3进行氟化，可得到桔红色的Cs3NdF7。根据对有关化合物的磁矩的测量表明其中的Nd不是100%处于四价状态，其中一部分仍为三价。

金属钕在空气中会慢慢失去光泽。钕可以在空气中迅速燃烧，生成氧化钕（Ⅲ）（Nd2O3）。

银白色的金属钕的电负性相当低，能与冷水发生反应，并与热水迅速反应，生成氢氧化钕和氢气。

金属钕可以与所有的卤素单质发生反应生成三卤化物。金属钕可与氟气（F2）、氯气（Cl2）、溴单质（Br2）、碘单质（I2）反应生成氟化钕（Ⅲ）（NdF3）、氯化钕（Ⅲ）（NdCl3）、溴化钕（Ⅲ）（NdBr3）和碘化钕（Ⅲ）（NdI3）。

金属钕可以迅速溶于硫酸中，生成含有水合Nd（Ⅲ）离子的绿色溶液和氢气（H2）。Nd3+（aq）极有可能是以配离子Nd（H2O）93+的形式存在的。

制备方法

把钕同其他元素分离，并得到纯净的金属钕比较困难。这在很大程度上取决于它在自然界中的存在形式。在自然界中有多种稀土矿，其中以磷钇矿、独居石和氟碳铈矿最为重要；前两种矿物都是正磷酸盐矿LnPO4（Ln表示镧系元素），而氟碳铈矿则是由氟化物和碳酸盐形成的复盐矿LnCO3F。原子序数为偶数的镧系元素比较常见。上述矿物中最常见的镧系元素主要依次为铈、镧、钕和镨，独居石中还含有钍（锕系元素）和钇。钍及其衰变产物有放射性，这使得它变得更加难以处理。

在很多时候并不需要把各种金属都分离开，但是如果需要那么做，其过程会非常复杂。分离时，用硫酸（H2SO4）、盐酸（HCl）和氢氧化钠（NaOH）把稀土金属以盐的形式浸取出来。分离纯化这些盐时，常用的方法包括选择性配位技术、萃取技术和离子交换树脂。

用金属钙还原NdF3，可以得到纯净的钕。

该反应也可以用其他卤化钕，但在所选用的反应条件下（在氩气中加热至高于金属熔点50℃），生成的氟化钙会比其他卤化钙更易于处理。可在真空条件下把过量的钙从反应混合物中除去。

电解法也可以制得钕。在100mL镍坩埚中使Nd2O3熔于KOH中。镍坩埚置于300W的电炉中，用一支装金属箍头的玻璃温度计测量温度，粗的铂丝作为阳极稍稍浸入熔融物的液面下，坩埚作为阴极，电压4V。340℃下电解0~5h产生细小的黑色沉淀，350~380℃下继续电解得到稍大的固体，停止电解进行第三次加热得到良好晶型的产物。

应用领域

工业用途

钕铁硼磁铁（Nd2Fe14B）是一种永磁材料，被认为是世界上最强的磁铁之一。钕铁硼磁铁被广泛用于硬盘、手机等电子产品和汽车工业中。例如，硬盘中使用钕铁硼磁铁，可以大幅提升硬盘的数据存储密度；电机中使用钕铁硼磁铁，在不牺牲输出功率的前提下可以将电机的质量和体积同时减小约30%。

在玻璃熔体中添加氧化钕（Nd2O3）可以制备得到钕玻璃。在日光照射下，钕玻璃会呈现出薰衣草色；在荧光灯照射下，钕玻璃则呈现出淡蓝色。

钕还应用于有色金属材料。在镁或铝合金中添加1.5—2.5%钕，可提高合金的高温性能、气密性和耐腐蚀性，广泛用作航空航天材料。另外，掺钕的钇铝石榴石产生短波激光束，在工业上广泛用于厚度在10mm以下薄型材料的焊接和切削。

钕是玻璃和陶瓷材料的优良着色剂。用钕着色的工艺美术玻璃和陶瓷可呈淡粉、玫瑰红、淡紫和紫罗兰等多种色调，色彩晶莹亮丽，名贵高雅。尤其是具有神奇的双色效应，在不同光源的光照下，会呈现出从玫瑰紫红到淡蓝紫色的不同变化。

医疗用途

掺钕钇铝石榴石激光医用激光器激光治疗是激光医学研究的最重要内容，是激光在医学应用中最成熟的领域之一，广泛应用于外科、妇科、皮肤科、眼科、耳鼻喉科、口腔科、内科、儿科、肿瘤等临床300多种疾病。可做切割、烧灼、照射等非接触手术。尤其对治疗宫颈糜烂、性病等疗效显著。所以随着时代的发展，掺钕钇铝石榴石激光医用激光器激光治疗的普及化是必然的。

分布情况

2025年1月，记者从自然资源部中国地质调查局获悉，我国在云南省红河地区发现超大规模离子吸附型稀土矿。这次发现的超大规模离子吸附型稀土矿，潜在资源达115万吨，其中，镨、钕、镝、铽等关键稀土元素超过47万吨。

安全措施

危害防治

钕对眼睛和黏膜有很强的刺激性，对皮肤有中度刺激性，吸入还可导致肺栓塞和肝损害。

毒理资料

磺酸水杨酸钕具有抗菌消炎作用，可经皮肤微量吸收，但口服给药的半数致死量（LD50）属于低毒范畴。研究认为临床使用稀土钕作为外用药是安全的。

保护措施

2024年6月，公布《稀土管理条例》，自2024年10月1日起施行。

全国各地天气预报查询

上海市

市辖区