Neodym

Neodym ist ein chemisches Element mit dem Symbol Nd und der Ordnungszahl 60; es zählt zu den Gruppen der Lanthanoide und der Seltenen Erden.

Übersicht: Allgemeine Daten zum Neodym

Bezeichnung:Neodym Symbol:Nd Ordnungszahl:60 Atommasse:144,242(3) u Periodensystem-Stellung:Lanthanoide, 6. Periode, f-Block. Gruppen-Zugehörigkeit:Seltene Erden. Entdeckung:1885 - Carl Auer von Welsbach. Bedeutung des Namens:Griechisch: neos didymos = Neuer Zwilling (des Lanthans). Englischer Name:Neodymium CAS-Nummer:7440-00-8 InChI-Key:QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N

Das Neodym-Atom

Das Nd-Atom - und damit das chemische Element Neodym - besitzt 60 positiv geladene Protonen im Atomkern und - im ungeladenen Neodym-Atom - die gleiche Anzahl an Elektronen in der Atomhülle.

Für Unterschiede bei den Atomkernen sorgen die Kernbausteine der Neutronen. Diese Atomsorten werden unter dem Begriff Neodym-Isotope zusammengefasst (Isotopen-Daten: siehe dort).

Die irdischen Nd-Vorkommen bestehen aus mehreren Neodym-Nukliden; die relative Atommasse des Neodyms wird daher mit 144,242(3) u angegeben.

Elektronenkonfiguration

Symbol

Kurzform

[Xe] 4f⁴ 6s²

Ionisierungsenergien

Die folgende Tabelle listet die Bindungsenergien bzw. die Ionisierungsenergien IE des Neodyms auf, also die erforderliche Energie in Elektronenvolt (eV), um ein bestimmtes Elektron von einem Nd-Atom vollständig zu trennen.

1. IE:

5,5250 eV

2. IE:

10,72 eV

3. IE:

22,1 eV

4. IE:

40,4 eV

5. IE:

6. IE:

Elektronenbindungsenergie

Die nachfolgende Tabelle listet die Elektronenbindungsenergien der einzelnen Neodym-Elektronen in den jeweiligen Orbitalen auf. Die Werte sind in Elektronenvolt (eV) angegeben.

K	LI	LII	LIII
1s	2s	2p_1/2	2p_3/2
43569	7126	6722	6208

MI	MII	MIII	MIV	MV
3s	3p_1/2	3p_3/2	3d_3/2	3d_5/2
1575	1403	1297	1003,3	980,4

NI	NII	NIII	NIV	NV	NVI	NVII
4s	4p_1/2	4p_3/2	4d_3/2	4d_5/2	4f_5/2	4f_7/2
319,2	243,3	224,6	120,5	120,5	1,5	1,5

OI	OII	OIII	OIV	OV
5s	5p_1/2	5p_3/2	5d_3/2	5d_5/2
37,5	21,1	21,1

Weitere Daten

Atomradius:206 pm (berechnet)
185 pm (empirisch, nach Slater) Kovalente Radien:201(6) pm (nach Cordero et al.)
174 pm (in Einfach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
137 pm (in Zweifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.) Van-der-Waals-Radius:200 pm Molvolumen:20,58 cm³ mol^-1 Fluoreszenz-Ausbeute:ω_K: 0,918; ω_L1: 0,064; ω_L2: 0,136; ω_L3: 0,134 Coster-Kronig-Übergänge:F₁₂: 0,19; F₁₃: 0,25; F₂₃: 0,158

Spektrallinien des Neodyms

Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Emissionsspektrum des Neodyms mit den charakteristischen Spektrallinien im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 nm:

Chemische Daten

Elektronegativität:1,14 nach PaulingElektronaffinität:1,916 eV bzw. 184,87 kJ mol^-1Oxidationsstufen:+3 (+2, +4)

Standardpotentiale

Normalpotential des Neodyms:

E⁰ (V)	N_ox	Name Ox.	Ox.	e^-	⇔	Red.	Name Red.	N_ox
-2,7	+III	Neodym(III)-Kation	Nd³⁺	+ e^-	⇔	Nd²⁺	Neodym(II)-Kation	+ II
-2,323	+III	Neodym(III)-Kation	Nd³⁺	+3 e^-	⇔	Nd (s)	Neodym	0
-2,1	+II	Neodym(II)-Kation	Nd²⁺	+2 e^-	⇔	Nd (s)	Neodym	0

Material- und physikalische Eigenschaften des Neodyms

Die nachfolgende Übersicht führt einige physikalische Daten sowie Materialeigenschaften des reinen Neodym-Metalls auf.

Schmelzpunkt:1016 °C Schmelzenthalpie (molar):7,14 kJ mol^-1 Siedepunkt:3074 °C Verdampfungsenthalpie:283,7 kJ mol^-1 Wärmekapazität:27,45 J mol^-1 K^-1 (molar)
0,19 J g^-1 K^-1 (spezifisch) Debye-Temperatur:163 K Thermische Leitfähigkeit:16,5 W m^-1 K^-1 Wärmeausdehnung:9,6 μm m^-1 K^-1 bei 25 °C Elektrische Leitfähigkeit:1,56 × 10⁶ A V^-1 m^-1 Elektrischer Widerstand:643 nΩ m bei 20 °C Dichte:7,01 g cm^-3
6,89 g cm^-3 (flüssig, am Schmelzpunkt) Elastizitätsmodul:41,4 GPa, α-Nd (Young Modulus) Kompressionsmodul (isotherm):32,7 GPa 300 K Kompressibilität (isotherm):0,0306 GPa^-1 300 K Poisson-Zahl:0,281 (Querdehnzahl, dimensionslos) Kristallstruktur:Doppelt-hexagonal dichteste Kugelpackung - dhcp Härte:nach Vickers: 0,343 GPa
nach Brinell: 0,265 GPa Magnetismus:paramagnetisch Magnetische Suszeptibilität:+5628,0 × 10^-6 cm³ mol^-1 bei 15 °C Schallgeschwindigkeit:2330 m s^-1 bei 20 °C Standard-Bildungsenthalpie:0,0 kJ mol^-1 (Feststoff, Kristall)
327,6 kJ mol^-1 (gasförmig) Gibbs Freie Enthalpie:292,4 kJ mol^-1 (gasförmig) Molare Standard-Entropie:71,5 J mol^-1 K^-1 (Feststoff, Kristall)
189,4 J mol^-1 K^-1 (gasförmig)

Neodym existiert üblicherweise in zwei allotropen Formen, wobei eine Umwandlung von einer doppelten hexagonalen in eine kubisch raumzentrierte Struktur bei etwa 863 °C stattfindet. Das Metall ist bei Raumtemperatur paramagnetisch und wird beim Abkühlen auf 20 K (-253,2 °C) zu einem Antiferromagneten.

Literatur und Quellen

[1] - J. A. Marinsky, L. E. Glendenin, C. D. Coryell:
The Chemical Identification of Radioisotopes of Neodymium and of Element 61.
In: The Journal of the American Chemical Society, 1947, DOI 10.1021/ja01203a059.

Externe Informationsangebote

Gruppenelemente - Informationen

Lanthanoid Trennung
Gewinnung und Trennung von Lanthanoiden. FH Münster - Format: PDF

Lanthanoide
Entdeckung der Lanthanoide; Besonderheiten der Lanthanoide; Elektronenkonfigurationen; Ionenaustauscherverfahren; Lanthanoidenkontraktion; Oxidationsstufen; Verwendung. Universität Bayreuth

Lanthanoide
Allgemeines, Trennung, Gewinnung, Eigenschaften, 4f-Orbitale etc.. Universität Bielefeld

Lanthanoide
Vorlesungsmaterialien: Chemie der Metalle. Universität Freiburg

Einzelne Verbindungen

Neodym und Neodymverbindungen
Chemikalien-Datenbank: physikalische und chemische Eigenschaften, Sicherheitsdatenblätter, kommerziell verfügbaren Stoffen und Verbindungen; verschiedene Suchkriterien einschließlich Struktursuche

Geochemie und Biogeochemie

Seltenerdmineralien
Auflistung und prozentuale Zusammensetzung der einzelnen in der Natur auftretenden, Seltene Erden enthaltenen Mineralien

Dissertationen

2,4-Dimethylpenta-1,3-dienyl-Komplexe des Neodyms
Eignung als Präkatalysatoren für die stereoselektive Butadienpolymerisation. Dissertation, 2006. Universität Halle-Wittenberg

Abscheidung von Neodym
Phosphatglas mittels Pulsed Laser Deposition zur Fertigung integrierter Wellenleiterlaser. Dissertation, 2010. RWTH Aachen

Neodymcarbid
Synthese, strukturelle und physikalische Charakterisierung von Seltenerdcarbiden. Dissertation, 2007. Universität Köln

Kategorie: Chemische Elemente

Aktualisiert am 07.03.2020.

Permalink: https://www.internetchemie.info/chemische-elemente/neodym.php