Son Haberler

Kalıcı Mıknatısların Bileşeni Neodim Nedir?

-
Eylül 18, 2022
Kalıcı Mıknatısların Bileşeni Neodim Nedir?

Neodim, dünyada öğrenilen en güçlü mıknatıslarda kullanılan metaldir. Manyetik ve spektral özellikleri, mıknatıslar ve sırçalarda ayrıcalık kazandırır.

Kalıcı Mıknatısların Bileşeni Neodim Nedir?

Neodim veya neodimyum, ender toprak elementleri arasında yer alan ancak tabiatta ender olmayan elementlerdendir. Yaygın olarak mıknatıslarda ve sırça renklendirmede kullanılır. Neodim alaşımı kalıcı mıknatıslar, öğrenilen en güçlü mıknatıslardır. Kendi ağırlığının bin katı ağırlığı kaldırabilirler. 100 kglık bir insanın 100 ton ağırlık kaldırması olası mı? Neodim mıknatıs, bunu muvaffak olabiliyor. Bu nedenle piyasadaki en nitelikli mıknatıslar olarak yer etmiş vaziyette. Hatta iki neodim mıknatıs o şiddetle kavuşuyor ki, arasında eliniz kalırsa ciddi yaralanmalara yol açabiliyor. Neodim kapsayan sırçalar da değişik ışık kaynaklarında değişik renkler alabiliyor. Kısaca yazımızda oldukça cümbüşlü bir metalle tanışacaksınız.


Tarihçesi

Neodim, 1885 senesinde Avusturyalı kimyacı Baron Carl Auer von Welsbach tarafından keşfedilmiştir.

Neodimin macerayı, 1839 senesinde Carl Gustav Mosander’in didimyumda seryumu bulguyu ile başladı. Didimyumun lantanit elementlerin karışımı olduğu ortaya çıktıktan sonra 1879 senesinde samaryum didimyumdan ayrıldı. 1880 senesinde de gadolinyum ayrıştırıldı. Welsbach, 1885 senesinde didimyumdan neodim ve praseodimi ayrıştırmayı muvaffak oldu. Welsbach, ayrıştırma harekâtında çift fraksiyonel kristalleşme usulünü kullandı. Saf neodim, 1925 senesinde izole edilebilmiştir.

Neodim, ticari anlamda ilk kere 1927 senesinde Çekoslovakyalı Çek Cumhuriyeti Leo Moser sırça fabrikası tarafından sırça renklendirme uygulamalarında kullanılmaya başlandı. Neodim ile elde edilen “alexandrite” sırçayı, Moser’in sembolü oldu. Moser’in ürettiği sırçalar, 1930’lu senelerde Amerikan sırça işletmeleri tarafından taklit edildi.

Neodim, 1950’li senelere kadar çift nitrat kristalleşmesi usulü ile saflaştırıldı. Daha sonraki senelerde Lindsay Kimya Kısmı tarafından iyon metamorfozlu arıtım usulü kullanılmaya başlandı. Bu usulle ender toprak elementleri bakımından zengin olan monazit mineralinden yüzde 99 ve üzeri saflıkta neodim elde edildi. Metal neodim ise, ilk olarak halid tuzlarının elektrolizi usulü ile elde edildi. Neodim içerikli güçlü mıknatıslar ilk olarak 1982 senesinde Amerikalı bir araba işletmesi tarafından, 1984 senesinde de Japon bir metal işletmesi tarafından bağımsız olarak buluş edildi.

“Neodim” sözcüğü, Yunanca “yeni ikiz” anlamındaki “neos didymos” kelimelerinden türetilmiştir. İngilizcesi, “neodymium” biçimindedir.


Fiziksel ve Kimyevi Özellikleri

Neodimin kimyevi simgeyi “Nd”dir. Atom numarası 60, atom ağırlığı114,3, yoğunluğu 6,96’dır. Erime noktası 1016 derece, kaynama noktası 3074 derecedir. Yumuşak bir metaldir. Neodimin metal formu, gümüşî metalik bir parlaklığa sahiptir. Elektropozitifliği yüksektir. 863 derecede çift müseddes beden merkezli kübik bir yapıya dönüşen iki allotropik formda bulunur.

Kimyevi anlamda reaktiftir. Basmakalıp havada süratle oksitlenir ve yüzeyinde oksit katmanı oluşur. Bir sene içinde tamamen koroyona uğrar. Neodim, oksit oluşturmak için 150 derecede kolayca yanar. Neodim hidroksit oluşturmak için soğuk su ile yavaş yavaş tepkine girer. Sıcak su ile tepkini süratlidir. Metal formu tüm halojenlerle şiddetle tepki gösterir. Bileşiklerinin çoğu kırmızımsı mor renktedir. Işıklandırma cinsine göre bileşiklerinin renkleri değişir.

Tabiatta saf olarak bulunmaz. Ender toprak elementi olmasına karşın tabiatta yaygın olarak bulunur, başka bir deyişle ender değildir. Ender toprak elementleri arasında seryumdan sonra en bol bulunan ikinci elementtir. Yerkabuğunda kgda 38 miligram neodim içeriği vardır. Mermi kadar bol ve takribî bakırın yarısı kadar yerkabuğunda bulunur. Genellikle monazit ve bastnatsite minerallerinde yüzde 10 ila 20 arasında neodim vardır. Minerallerde öbür ender toprak elementleri ile beraber bulunur ve öbür elementlere karışmaz. Misch metalin takribî yüzde 18’ini neodim ihtiva eder.

Neodim, tabiatta 5 kararlı izotopun karışımından oluşur. Bu izotoplar; Nd-142 % 27,2, Nd-143 % 12,2, Nd-145 % 8,3, Nd-146 % 17,2 ve Nd-148 % 5,8 biçimindedir. Nd-144 % 23,8 ve Nd-150 % 5,6 izotopları radyoaktiftir. Toplam 31 izotopu bulunur. 13 adet de meta izotopu vardır. Nükleer fisyon mahsulleri arasında da yer alır. En kararlı izotopu olan Nd-142’den daha hafif izotoplarının ilk bozunma modu, elektron tutma ve pozitron bozunumudur. Daha ağır izotoplarının ilk bozunma modu ise, ters beta bozunmasıdır. Nd-142’den evvelki ilk bozunma mahsulleri praseodim izotopları, sonraki ilk bozunma mahsulleri de prometyum izotoplarıdır. 


Hangi Alanlarda Uygulamaları Vardır?

Neodimin, praseodim ile beraber didimiyum sırçaların bir bileşenidir. En yaygın ticari kullanımı da bu sırçalar ve mıknatıslardır. Bazı gözlüklerde oldukça ehemmiyetli ve popüler bir katkı maddesidir. Neodim katkılı sırça plakalar, güçlü lazerlerin bir bileşendir. Neodim katkılı kristaller, yüksek güçlü kızılötesi yeşil lazer ışınları üretir. Bu lazerler, göz cerrahisinde, kozmetik cerrahide ve ten kanserlerinin rehabilitasyonunda kullanılır. Neodim, sırçalara, menekşe renginden kırmızıya ve griye kadar bir hayli alıngan tonlarda renk verebilir. Neodim sırçalar, astronomik çalışmalarda, spektral çizgilerin kalibrasyonunda besbelli bantlar üretmek için kullanılır. Neodim ve samaryum karışımı, kayaçların ve göktaşlarının yaşlarının tanımlanmasında kullanılır. İç mekân resimciliğinde renk zenginleştirici filtrelerde, özellikle de akkor lambalarda sarı renk tonlarını filtrelemek için neodim içerikli katkılar kullanılır. Polimezirasyon tepkinlerinde katalizör olarak neodim oksit ve nitrat kullanılır.

Neodim, bileşikleri ve alaşımlarının kullanıldığı bazı alan ve mahsuller şunlardır; astronomik filtreler, kaynak ve sırça yapım gözlükleri, dikiz aynaları, emaye renklendirici, göz cerrahisi, ilaçlar…


Neodim Mıknatıs Nedir, Nerelerde Kullanılır?

Neodim mıknatıslar, öğrenilen en güçlü kalıcı mıknatıstır. Demir, bor ve neodim alaşımı bu mıknatıslar, ferromanyetiktir ve ağırlığı başına çok yüksek manyetik kapasiteye sahiptir. Birkaç gramlık neodim mıknatıs, kendi ağırlığının bin katını kaldırabilir. Bu olağandışı özelliğiyle beraber samaryum-kobalt alaşımı mıknatıslardan daha güçlü, daha ucuz ve daha hafiftir. Her açıdan üstün olduğu söylenemez. Misalin, düşük sıcaklıklarda manyetizmalarını kaybederler, paslanmaya meyillidirler. Hava şartlarında 5 ay içinde şiddetle korozyona uğrar. Bu bakımdan da samaryum-kobalt mıknatısları üstündür.

Neodimin en ehemmiyetli ticari kullanımı yüksek mukavemetli mıknatıslardır. Güçlü ve kalıcı mıknatısların üretiminde kullanılan alaşımların ehemmiyetli bir bileşenidir. Bu mıknatıslar; profesyonel hoparlörler ve mikrofonlar, kulaklıklar, gitarlar ve gitar sistemleri, elektrik motorları, güçlü manyetik alanı ihtiyacı dinlenen sabit diskler gibi mahsullerde yaygın olarak kullanılır. Daha büyük neodim mıknatıslar; hibrit arabaların yüksek güçlü elektrikli motorlarında, uçak ve rüzgâr türbin jeneratörlerinde kullanılmaktadır. Elektrikli model uçakların geliştirilmesinde de neodim mıknatıslar ehemmiyetli rol oynamıştır. Son senelerde üretilen elektrikli arabalarda da da vasıta başına takribî 1 kg neodim mıknatıs kullanılıyor. Bazı cerrahi uygulamalarda da neodim mıknatıslardan faydalanılıyor.

Neodim mıknatısların kullanıldığı bazı mahsuller şunlardır; el fenerleri, kaset kaydedici başlıkları, MR makineleri, kapı kilitleri, manyetik rulman ve kaplinler, spektrometreler, kompresör motorları, ses sistemleri, elektrikli direksiyon, cep telefonları, sırça silecekleri, rüzgâr türbinleri, elektrikli çalgılar, oyuncaklar…


Bunları Öğreniyor Musunuz?

Neodim içerikli sırçalar değişik ışık kaynaklarında renk değiştirir. Neodimin olağandışı besbelli emici bantları, sırça renklerinin değişik aydınlatma şartlarında değişmesine yol açar. Bu renk farklılığı, koleksiyoncular açısından oldukça kıymetli bulunur.
Neodim sırçalar, güneş ışığında veya akkor lamba ışığı altında kırmızımsı mor renk alır. Beyaz flüoresan ışığında ise mavi ve yeşilimsi renkler alır. Neodime altın ve selenyum katkısı daha hoş kırmızı renkler kazandırır.
Dikiz aynalarında kullanılan neodim, gece arkadan gelen vasıtaların far ışığını azaltır.
Bronzlaşma kabinlerinde kullanılan sırçalar neodim içerir.
Neodim, akışkan helyum sıcaklıklarında mucizevi büyüklükte bir özgül ısı kapasitesine sahiptir. Bu nedenle tıpta kriyoterapi uygulamalarında kullanılan kriyokoter doku yıkım edici aletinde faydaları görülmüştür.
Neodim metalinin tuzlarının yanma ve patlama riski vardır. Orta şiddette toksiktir.
Neodim mıknatıslar, kemik takmaları gibi bazı tıbbi uygulamalarda sınanmış ancak biyolojik geçimlilik sağlayamamıştır.
Neodim mıknatıslar birbirlerini çok şiddetli olarak sürükler ve dikkat edilmezse yaralanmalara yol açabilir. İki neodim mıknatısın 50 santimetreden birbirine kenetlenmesi sırasında bir şahıs parmak ucunu kaybetmiş.
Neodim kapsayan 1” x 0,25” ebatlarındaki iki mıknatıs, 70 kglık bir ağırlığı kaldırabilir.
Dünyadaki ticari neodim yapımının büyük bir kısmı Çin’de hakikatleşmektedir. Çin’deki yasadışı neodim yapımı piyasalarda maliyetleri oldukça alt çekti. 2011 senesinde kgı 500 dolar olan neodimin maliyeti 2015 senesinde 40 dolara kadar düştü.
Neodim piyasasındaki maliyet ve tedarik bilinmezliği Japonya’nın kalıcı mıknatısları ve daha az ender toprak metalleri kapsayan elektrikli motorları geliştirmesine yol açmıştır.
Neodim kapsayan madenlerin rezervleri Çin, Amerika Birleşik Devletleri, Hindistan, Brezilya, Sri Lanka ve Avustralya’da bulunur.
Dünyadaki neodim rezervinin 8 milyon ton olduğu varsayım ediliyor.
Dünya genelinde neodim yapımı senelik 7 ila 10 bin ton ortamındadır.