[科普中国]-钕

发现历史

发现人：冯·韦尔塞巴赫 发现年代：1885年

发现过程：1885年由冯·韦尔塞巴赫发现的。

元素描述：银白色金属，较活泼，室温下在空气中缓慢氧化，能与水和酸作用放出氢。有顺磁性。

自莫桑德尔先后发现镧、铒和铽以后，各国化学家特别注意从已发现的稀土元素去分离新的元素。在发现钐和钆的同一时期里，1885年奥地利化学家韦尔塞巴赫从didymium（当时被认为是一种稀土元素）的氧化物中分离出两种新元素的氧化物，其中一种被命名为neodidymium，后来被简化为neodymium，元素符号Nd。

钕、镨、钆、钐都是从当时被认为是一种稀土元素didymium中分离出来的。由于它们的发现，didymium不再被保留。而正是它们的发现打开了发现稀土元素的第三道大门，是发现稀土元素的第三阶段。但这仅是完成了第三阶段的一半工作。确切的将应该是打开了铈的大门或完成了铈的分离，另一半就将是打开钇的大门或是完成钇的分离。钕是稀土金属中的一种。稀土是历史遗留的名称，从18世纪末叶开始被陆续发现。当时人们惯于把不溶于水的固体氧化物称作土，例如把氧化铝叫做陶土，氧化镁叫苦土。稀土是以氧化物状态分离出来，很稀少，因而得名稀土，稀土元素的原子序数是21（Sc）、39（Y）、57（La）至71（Lu）。它们的化学性质很相似，这是由于核外电子结构特点所决定的。它们一般均生成三价化合物。钪的化学性质与其它稀土差别明显，一般稀土矿物中不含钪。钷是从铀反应堆裂变产物中获得，放射性元素147Pm半衰期2.7年。过去认为钷在自然界中不存在，直到1965年，荷兰的一个磷酸盐工厂在处理磷灰石中，才发现了钷的痕量成分。

因此，中国1968年将钷划入64种有色金属之外。1787年瑞典人阿累尼斯（C.A.Arrhenius）在斯德哥尔摩（Stockholm）附近的伊特比（Ytterby）小镇上寻得了一块不寻常的黑色矿石，1794年芬兰化学家加多林（J.Gadolin）研究了这种矿石，从其中分离出一种新物质，三年后（1797年），瑞典人爱克伯格（A.G.Ekeberg）证实了这一发现，并以发现地名给新的物质命名为Ytteia(钇土)。后来为了纪念加多林，称这种矿石为Gadolinite(加多林矿，即硅铍钇矿)。 1803年德国化学家克拉普罗兹（M.H.Klaproth）和瑞典化学家柏齐力阿斯（J.J.Berzelius）及希生格尔（W.Hisinger）同时分别从另一矿石（铈硅矿）中发现了另一种新的物质---铈土（Ceria）。

1839年瑞典人莫桑得尔（C.G.Mosander）发现了镧和镨钕混合物（didymium）。1885年奥地利人威斯巴克（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。1879年法国人布瓦普德朗（L.D.Boisbauder）发现了钐。1901年法国人德马尔赛（E.A.Demarcay）发现了铕。1880年瑞士马利纳克（Marignac）发现了钆。1843年莫桑得尔发现了铽和铒。1886年布瓦普德朗发现了镝。1879年瑞典人克利夫（P.T.Cleve）发现了钬和铥。1974年美国人马瑞斯克（J.A.Marisky）等从铀裂产物中得到钷。1879年瑞典人尼尔松（L.F.Nilson）发现了钪。从1794年加多林分离出钇土至1947年制得钷，历时150多年。

物理性质单质密度： 7.007 g/cm3

单质熔点： 1024 ℃

单质沸点： 3074 ℃

体积弹性模量：Gpa，31.8

原子化焓：kJ /mol @25℃322

热容：J /（mol· K）：27.45

导电性：10^6/(cm ·Ω )：0.0157

导热系数：W/（m·K）：16.5

熔化热:(千焦/摩尔)：7.140

汽化热:(千焦/摩尔)：273.0

原子体积:(立方厘米/摩尔)：20.6

元素在宇宙中的含量:(ppm)：0.01

元素在太阳中的含量:(ppm)：0.003

元素在海水中的含量:(ppm)

太平洋表面 0.0000018

地壳中含量：（ppm）：38

元素原子量：144.24

晶体结构：晶胞为六方晶胞。

相对原子质量： 144.24

常见化合价： +3

电负性： 1.14

外围电子排布： 4f4 6s2

核外电子排布： 2,8,18,22,8,2

电子层：K-L-M-N-O-P

同位素及放射线： *Nd-142 Nd-143 Nd-144(放 α[2.1E15y]) Nd-145 Nd-146 Nd-147[10.98d] Nd-148 Nd-149[1.72h] Nd-150

质子数：60

中子数：84

电子数：60

原子核亏损质量：0.95808u

电子亲合和能： 0 KJ·mol-1

第一电离能： 530 KJ·mol-1

第二电离能： 1034 KJ·mol-1

第三电离能： 0 KJ·mol-1

原子半径： 2.64 埃

离子半径： 未知 埃

共价半径： 1.64 埃

晶胞参数：

a = 365.8 pm

b = 365.8 pm

c = 1179.9 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 120°

氧化态：

Main Nd+3

Other Nd+2, Nd+4维氏硬度：343MPa

声音在其中的传播速率：（m/S） 2330

电离能 (kJ /mol)

M - M+ 529.6

M+ - M2+ 1035

M2+ - M3+ 2130

M3+ - M4+ 3899

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）

节能灯下（顺序同上）

正常日光下（顺序同上）

化学性质性质化学性质较活泼，室温下在空气中缓慢氧化，并可以燃烧，生成氧化钕。

4 Nd + 3 O2= 2 Nd2O3

和冷水反应缓慢，和热水反应迅速，生成氢氧化钕

2 Nd + 6 H2O =2 Nd(OH)3 + 3 H2↑

可以和卤素发生剧烈的反应

2 Nd + 3 F2 = 2 NdF3

2 Nd + 3 Cl2 = 2 NdCl3

2 Nd + 3 Br2 = 2 NdBr3

2 Nd + 3 I2 = 2 NdI3

可以和酸发生反应

例如2 Nd + 3 H2SO4 = Nd2(SO4)3+3 H2↑

化合物氧化钕

Nd2 O3;分子量 336.40；淡紫色固体粉末，易受潮，吸收空气中二氧化碳,不溶于水，能溶于无机酸。 相对密度7.24。熔点约1900℃,在空气中加热能部分生成钕的高价氧化物1。

用于制取永磁材料，玻璃，陶瓷的着色剂和激光材料。在镁或铝合金中添加1.5%～2.5%纳米氧化钕，可提高合金的高温性能、气密性和耐腐蚀性，广泛用作航宽航天材料。另外，掺纳米氧化钕的纳米氧化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。在医疗上，掺纳米氧化钕的纳米氧化钇铝石榴石激光器代替手术刀用于摘除手术或消毒创伤口。纳米氧化钕也用于玻璃和陶瓷材料的着色以及橡胶制品和添加剂。

主要用途钕元素凭借其在稀土领域中的独特地位2，多年来成为市场关注的热点。金属钕的最大用户是钕铁硼永磁材料。钕铁硼永磁体的问世，为稀土高科技领域注入了新的生机与活力。钕铁硼磁体磁能积高，被称作当代“永磁之王”，以其优异的性能广泛用于电子、机械等行业。阿尔法磁谱仪的研制成功，标志着我国钕铁硼磁体的各项磁性能已跨入世界一流水平。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。在医疗上，掺钕钇铝石榴石激光器代替手术刀用于摘除手术或消毒创伤口。钕也用于玻璃和陶瓷材料的着色以及橡胶制品的添加剂。随着科学技术的发展，稀土科技领域的拓展和延伸，钕元素将会有更广阔的利用空间。

钕 (Nd),是一种稀土金属。淡黄色，在空气中容易氧化，用来制合金和光学玻璃等。

伴随着镨元素的诞生，钕元素也应运而生，钕元素的到来活跃了稀土领域，在稀土领域中扮演着重要角色，并且左右着稀土市场。

钕元素用途： 用于制造陶瓷、亮紫色玻璃、激光器里的人造红宝石和能过滤红外线的特种玻璃。与镨共同用来制造玻璃吹制工的护目镜。炼钢中用到的Mich金属中也含有18%的钕。

氧化钕Nd2 O3;分子量 336.40；淡紫色固体粉末，易受潮，吸收空气中二氧化碳,不溶于水，能溶于无机酸。 相对密度7.24。熔点约1900℃,在空气中加热能部分生成钕的高价氧化物。

用途：用于制取永磁材料，玻璃，陶瓷的着色剂和激光材料。 在镁或铝合金中添加1.5%～2.5%纳米氧化钕，可提高合金的高温性能、气密性和耐腐蚀性，广泛用作航宽航天材料。另外，掺纳米氧化钕的纳米氧化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。在医疗上，掺纳米氧化钕的纳米氧化钇铝石榴石激光器代替手术刀用于摘除手术或消毒创伤口。纳米氧化钕也用于玻璃和陶瓷材料的着色以及橡胶制品和添加剂。

镨钕金属；分子式：Pr-Nd；性状：银灰色金属块状，呈金属光泽，在空气中易氧化。用途：主要用作永磁材料。

钕的危害及防护治疗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3。

作用对象：

对眼睛、皮肤、粘膜和呼吸道有刺激作用。

解决途径4：

1.吸入：脱离现场至空气新鲜处。如呼吸困难，给输氧。就医。

2.眼接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。

3.皮肤接触：脱去污染的衣着，用流动清水冲洗。

4.食入：饮足量温水，催吐。就医。

生活根据中央电视台报道，国家质量总局卫生部曾发表声明：钕不能作为原料添加生产化妆品，但由于钕广泛存在于自然界，生产过程中会微量混入，正常使用含微量钕的化妆品对消费者的健康危害较低5。

SK-II恢复在华销售时曾表示：新上市SK-II化妆品仍难避免会含钕。根据《南方周末》报道：生产过程中无可避免地混入微量钕，应该是化妆品存在的普遍现象。