El neodimio es un elemento químico ; tiene símbolo Nd y número atómico 60. Es el cuarto miembro de la serie de los lantánidos y se considera uno de los metales de tierras raras . Es un metal plateado , duro y ligeramente maleable que se empaña rápidamente con el aire y la humedad. Cuando se oxida, el neodimio reacciona rápidamente produciendo compuestos de color rosa, violeta/azul y amarillo en los estados de oxidación +2, +3 y +4. Generalmente se considera que tiene uno de los espectros de elementos más complejos. [7] El neodimio fue descubierto en 1885 por el químico austriaco Carl Auer von Welsbach , quien también descubrió el praseodimio . Está presente en cantidades significativas en los minerales monacita y bastnäsita . El neodimio no se encuentra naturalmente en forma metálica ni sin mezclar con otros lantánidos y, por lo general, se refina para uso general. El neodimio es bastante común, casi tan común como el cobalto , el níquel o el cobre , y está ampliamente distribuido en la corteza terrestre . [8] La mayor parte del neodimio comercial del mundo se extrae en China, como es el caso de muchos otros metales de tierras raras.
Los compuestos de neodimio se utilizaron comercialmente por primera vez como tintes para vidrio en 1927 y siguen siendo un aditivo popular. El color de los compuestos de neodimio proviene del ion Nd 3+ y suele ser de color púrpura rojizo. Sin embargo, esto cambia con el tipo de iluminación debido a la interacción de las nítidas bandas de absorción de luz del neodimio con la luz ambiental enriquecida con las nítidas bandas de emisión visible del mercurio , el europio trivalente o el terbio . Los vidrios dopados con neodimio se utilizan en láseres que emiten infrarrojos con longitudes de onda entre 1047 y 1062 nanómetros. Estos láseres se han utilizado en aplicaciones de potencia extremadamente alta, como experimentos de fusión por confinamiento inercial . El neodimio también se utiliza con otros cristales de sustrato , como el granate de itrio y aluminio en el láser Nd:YAG .
Las aleaciones de neodimio se utilizan para fabricar imanes de neodimio de alta resistencia , un potente imán permanente . [9] Estos imanes se utilizan ampliamente en productos como micrófonos, altavoces profesionales, auriculares internos, motores eléctricos de CC de alto rendimiento para aficionados y discos duros de computadoras, donde se requiere una masa (o volumen) de imán baja o campos magnéticos fuertes. Los imanes de neodimio más grandes se utilizan en motores eléctricos con una alta relación potencia-peso (por ejemplo, en automóviles híbridos ) y generadores (por ejemplo, generadores eléctricos de aviones y turbinas eólicas ). [10]
El neodimio metálico tiene un brillo metálico plateado brillante. [11] El neodimio existe comúnmente en dos formas alotrópicas , con una transformación de una estructura hexagonal doble a una cúbica centrada en el cuerpo que tiene lugar a aproximadamente 863 °C. [12] El neodimio, como la mayoría de los lantánidos, es paramagnético a temperatura ambiente y se convierte en un antiferroimán al enfriarse a 20 K (-253,2 °C). [13] El neodimio es un metal de tierras raras que estaba presente en el mischmetal clásico en una concentración de aproximadamente el 18%. Para fabricar imanes de neodimio se alea con hierro , que es un ferroimán . [14]
El neodimio es el cuarto miembro de la serie de los lantánidos . En la tabla periódica , aparece entre los lantánidos praseodimio a su izquierda y el elemento radiactivo prometio a su derecha, y encima del actínido uranio . Sus 60 electrones están dispuestos en la configuración [Xe]4f 4 6s 2 , de los cuales los seis electrones 4f y 6s son de valencia . Como la mayoría de los demás metales de la serie de los lantánidos, el neodimio normalmente sólo utiliza tres electrones como electrones de valencia, ya que después los electrones 4f restantes están fuertemente unidos: esto se debe a que los orbitales 4f son los que más penetran a través del núcleo inerte de electrones de xenón hasta el núcleo, seguidos de por 5d y 6s, y esto aumenta con mayor carga iónica. El neodimio aún puede perder un cuarto electrón porque llega temprano a los lantánidos, donde la carga nuclear aún es lo suficientemente baja y la energía de la subcapa 4f lo suficientemente alta como para permitir la eliminación de más electrones de valencia. [15]
El neodimio tiene un punto de fusión de 1024 °C (1875 °F) y un punto de ebullición de 3074 °C (5565 °F). Éste, como otros lantánidos, suele tener el estado de oxidación +3, pero también puede formarse en los estados de oxidación +2 y +4, e incluso, en condiciones muy raras, +0. [16] El metal de neodimio se oxida rápidamente en condiciones ambientales, [12] formando una capa de óxido similar al óxido de hierro que puede desprenderse y exponer el metal a una mayor oxidación; una muestra de neodimio del tamaño de un centímetro se corroe completamente en aproximadamente un año. Nd 3+ es generalmente soluble en agua. Al igual que su vecino praseodimio , se quema fácilmente a unos 150 °C para formar óxido de neodimio (III) ; el óxido se desprende, exponiendo el metal en bruto a una mayor oxidación: [12]
El neodimio es un elemento bastante electropositivo y reacciona lentamente con agua fría o rápidamente con agua caliente para formar hidróxido de neodimio (III) :
El metal neodimio reacciona vigorosamente con todos los halógenos estables : [17]
El neodimio se disuelve fácilmente en ácido sulfúrico diluido para formar soluciones que contienen el ion lila Nd(III) . Estos existen como complejos [Nd(OH 2 ) 9 ] 3+ : [18]
Algunos de los compuestos de neodimio más importantes incluyen:
Algunos compuestos de neodimio tienen colores que varían según el tipo de iluminación. [19]
Los compuestos de organoneodimio son compuestos que tienen un enlace neodimio-carbono. Estos compuestos son similares a los de otros lantánidos , caracterizados por una incapacidad para sufrir enlaces π . Por lo tanto, están restringidos en su mayoría a los ciclopentadienuros , en su mayoría iónicos (isoestructurales con los del lantano) y a los alquilos y arilos simples con enlaces σ, algunos de los cuales pueden ser poliméricos. [20]
El neodimio natural ( 60 Nd) se compone de cinco isótopos estables : 142 Nd, 143 Nd, 145 Nd, 146 Nd y 148 Nd, siendo 142 Nd el más abundante (27,2% de la abundancia natural ), y dos radioisótopos con propiedades extremadamente altas. vidas medias largas, 144 Nd ( desintegración alfa con una vida media ( t 1/2 ) de 2,29×10 15 años) y 150 Nd ( desintegración beta doble , t 1/2 ≈ 7×10 18 años). En total, hasta 2022 se han detectado 33 radioisótopos de neodimio [actualizar], siendo los radioisótopos más estables los que se encuentran de forma natural: 144 Nd y 150 Nd. Todos los isótopos radiactivos restantes tienen vidas medias inferiores a doce días, y la mayoría de ellos tienen vidas medias inferiores a 70 segundos; el isótopo artificial más estable es el 147 Nd con una vida media de 10,98 días.
El neodimio también tiene 13 isótopos metaestables conocidos , siendo el más estable 139 m Nd ( t 1/2 = 5,5 horas), 135 m Nd ( t 1/2 = 5,5 minutos) y 133 m 1 Nd ( t 1/2 ~ 70 segundos). Los modos de desintegración primarios antes del isótopo estable más abundante, 142 Nd, son la captura de electrones y la desintegración de positrones , y el modo primario posterior es la desintegración beta menos . Los productos primarios de desintegración antes de 142 Nd son los isótopos del elemento Pr ( praseodimio ) y los productos primarios posteriores son los isótopos del elemento Pm ( prometio ). [22] Se ha predicho que cuatro de los cinco isótopos estables se descompondrán en isótopos de cerio o samario y sólo son estables desde el punto de vista observacional. [23] Además, se predice que algunos isótopos observacionalmente estables de samario se descompondrán en isótopos de neodimio. [23]
Los isótopos de neodimio se utilizan en diversas aplicaciones científicas. El 142 Nd se ha utilizado para la producción de isótopos de Tm e Yb de vida corta . Se ha sugerido 146 Nd para la producción de 147 Pm , que es una fuente de energía radiactiva. Se han utilizado varios isótopos de neodimio para la producción de otros isótopos de prometio. La desintegración de 147 Sm ( t 1/2 =1,06 × 10 11 y ) al establo 143 Nd permite la datación con samario-neodimio . [24] El 150 Nd también se ha utilizado para estudiar la desintegración beta doble . [25]
En 1751, el mineralogista sueco Axel Fredrik Cronstedt descubrió un mineral pesado en la mina de Bastnäs , más tarde llamado cerita . Treinta años después, Wilhelm Hisinger , de quince años y miembro de la familia propietaria de la mina, envió una muestra a Carl Scheele , quien no encontró ningún elemento nuevo en su interior. En 1803, después de convertirse en maestro del hierro, Hisinger volvió al mineral con Jöns Jacob Berzelius y aisló un nuevo óxido, al que llamaron ceria en honor al planeta enano Ceres , descubierto dos años antes. [27] Ceria fue aislada simultánea e independientemente en Alemania por Martin Heinrich Klaproth . [28] Entre 1839 y 1843, el cirujano y químico sueco Carl Gustaf Mosander , que vivía en la misma casa que Berzelius, demostró que la ceria era una mezcla de óxidos ; Separó otros dos óxidos, a los que llamó lanthana y didymia . [29] [30] [31] Descompuso parcialmente una muestra de nitrato de cerio tostándola al aire y luego tratando el óxido resultante con ácido nítrico diluido . Los metales que formaban estos óxidos fueron denominados así lantano y didimio , [32] descubiertos oficialmente en Viena en 1885 por Carl Gustaf Mosander. [33] [34] Von Welsbach confirmó la separación mediante análisis espectroscópico , pero los productos eran de pureza relativamente baja. El didimio fue descubierto por Carl Gustaf Mosander en 1841, y de él se aisló neodimio puro en 1925. El nombre neodimio se deriva de las palabras griegas neos (νέος), nuevo, y didymos (διδύμος), gemelo. [12] [35] [36] [30] [31] [26]
La doble cristalización de nitrato fue el medio de purificación comercial del neodimio hasta la década de 1950. Lindsay Chemical Division fue la primera en comercializar la purificación de neodimio por intercambio iónico a gran escala. A partir de la década de 1950, el neodimio de alta pureza (>99%) se obtuvo principalmente mediante un proceso de intercambio iónico a partir de monacita , un mineral rico en elementos de tierras raras. [12] El metal se obtiene mediante electrólisis de sus sales haluros . Actualmente, la mayor parte del neodimio se extrae de la bastnäsita y se purifica mediante extracción con disolventes. La purificación por intercambio iónico se utiliza para las purezas más altas (normalmente >99,99%). La tecnología en evolución y la pureza mejorada del óxido de neodimio disponible comercialmente se reflejaron en la aparición de gafas de neodimio en las colecciones actuales. Los primeros vidrios de neodimio fabricados en la década de 1930 tienen un tinte más rojizo o anaranjado que las versiones modernas, que son más limpiamente violetas, debido a las dificultades para eliminar rastros de praseodimio utilizando tecnología temprana, concretamente la cristalización fraccionada. [37]
Debido a su papel en los imanes permanentes utilizados en las turbinas eólicas de accionamiento directo, se ha argumentado que el neodimio será uno de los principales objetos de competencia geopolítica en un mundo que funciona con energías renovables. Esta perspectiva ha sido criticada por no reconocer que la mayoría de las turbinas eólicas no utilizan imanes permanentes y por subestimar el poder de los incentivos económicos para ampliar la producción. [38] [39]
El neodimio rara vez se encuentra en la naturaleza como elemento libre, sino que se presenta como minerales, como la monacita y la bastnäsita (estos son nombres de grupos de minerales en lugar de nombres de minerales individuales) que contienen pequeñas cantidades de todos los metales de tierras raras. En estos minerales el neodimio rara vez es dominante; algunas excepciones incluyen monacita-(Nd) y kozoita-(Nd). [40] Las principales zonas mineras se encuentran en China, Estados Unidos, Brasil, India, Sri Lanka y Australia. Las reservas mundiales de neodimio se estiman en ocho millones de toneladas. [41]
El ion Nd 3+ es similar en tamaño a los primeros lantánidos del grupo del cerio (los que van desde el lantano hasta el samario y el europio ) que le siguen inmediatamente en la tabla periódica y, por lo tanto, tiende a aparecer junto con ellos en fosfato , silicato y carbonato. minerales, como la monacita (M III PO 4 ) y la bastnäsita (M III CO 3 F), donde M se refiere a todos los metales de tierras raras excepto el escandio y el prometio radiactivo (principalmente Ce, La e Y, con algo menos de Pr y Nd). [42] La bastnäsita suele faltar en el torio y en los lantánidos pesados, y la purificación de los lantánidos ligeros es menos complicada. El mineral, después de ser triturado y molido, se trata primero con ácido sulfúrico concentrado caliente, desprendiendo dióxido de carbono, fluoruro de hidrógeno y tetrafluoruro de silicio . Luego, el producto se seca y se lixivia con agua, dejando en solución los primeros iones de lantánidos, incluido el lantano. [42]
La abundancia por partícula de neodimio en el Sistema Solar es de 0,083 ppb (partes por mil millones). [43] [a] Esta cifra es aproximadamente dos tercios de la del platino , pero dos veces y media más que el mercurio, y casi cinco veces más que el oro. [43] Los lantánidos no suelen encontrarse en el espacio, y son mucho más abundantes en la corteza terrestre . [43] [44] [45]
El neodimio se clasifica como litófilo según la clasificación de Goldschmidt , lo que significa que generalmente se encuentra combinado con oxígeno. Aunque pertenece a los metales de tierras raras, el neodimio no es nada raro. Su abundancia en la corteza terrestre es de aproximadamente 38 mg/kg, lo que lo convierte en el vigésimo séptimo elemento más común . Es similar en abundancia al lantano . El cerio es el metal de tierras raras más común, seguido del neodimio y luego el lantano. [44] [45]
La producción mundial de neodimio fue de aproximadamente 7.000 toneladas en 2004. [35] La mayor parte de la producción actual proviene de China. Históricamente, el gobierno chino impuso controles de materiales estratégicos sobre el elemento, provocando grandes fluctuaciones en los precios. [46] La incertidumbre sobre los precios y la disponibilidad ha provocado que las empresas (particularmente las japonesas) creen imanes permanentes y motores eléctricos asociados con menos metales de tierras raras; sin embargo, hasta ahora no han podido eliminar la necesidad del neodimio. [47] [48] Según el Servicio Geológico de EE. UU. , Groenlandia posee las mayores reservas de depósitos de tierras raras no explotados, particularmente neodimio. Los intereses mineros chocan con las poblaciones nativas en esos sitios, debido a la liberación de sustancias radiactivas durante el proceso minero. [49]
El neodimio suele representar entre el 10% y el 18% del contenido de tierras raras de los depósitos comerciales de los minerales ligeros de tierras raras bastnäsita y monacita. [12] Dado que los compuestos de neodimio son los de color más intenso para los lantánidos trivalentes, ocasionalmente puede dominar la coloración de los minerales de tierras raras cuando los cromóforos competidores están ausentes. Suele dar una coloración rosada. Ejemplos destacados de esto incluyen cristales de monacita de los depósitos de estaño en Llallagua , Bolivia ; ancylita de Mont Saint-Hilaire , Quebec , Canadá ; o lantanita del municipio de Lower Saucon, Pensilvania . Al igual que ocurre con los vidrios de neodimio, estos minerales cambian de color según las diferentes condiciones de iluminación. Las bandas de absorción de neodimio interactúan con el espectro de emisión visible del vapor de mercurio , y la luz ultravioleta de onda corta sin filtrar hace que los minerales que contienen neodimio reflejen un color verde distintivo. Esto se puede observar en arenas que contienen monacita o minerales que contienen bastnäsita. [50]
La demanda de recursos minerales, como tierras raras (incluido el neodimio) y otros materiales críticos, ha aumentado rápidamente debido al crecimiento de la población humana y al desarrollo industrial. Recientemente, la necesidad de una sociedad con bajas emisiones de carbono ha dado lugar a una demanda significativa de tecnologías de ahorro de energía, como baterías, motores de alta eficiencia, fuentes de energía renovables y pilas de combustible. Entre estas tecnologías, los imanes permanentes se utilizan a menudo para fabricar motores de alta eficiencia, siendo los imanes de neodimio-hierro-boro (imanes sinterizados y adheridos de Nd 2 Fe 14 B; en lo sucesivo denominados imanes de NdFeB ) el principal tipo de imán permanente en la industria. mercado desde su invención. [51] Los imanes de NdFeB se utilizan en vehículos eléctricos híbridos (HEV), vehículos eléctricos híbridos enchufables (PHEV), vehículos eléctricos (EV) y vehículos de pila de combustible (FCV) (en adelante, xEV), turbinas eólicas , hogar. electrodomésticos , computadoras y muchos pequeños dispositivos electrónicos de consumo. [52] Además, son indispensables para el ahorro de energía. Para lograr los objetivos del Acuerdo de París , se espera que la demanda de imanes de NdFeB aumente significativamente en el futuro. [52]
Los imanes de neodimio (una aleación, Nd 2 Fe 14 B) son los imanes permanentes más fuertes que se conocen. Un imán de neodimio de unas pocas decenas de gramos puede levantar mil veces su propio peso y puede romperse con fuerza suficiente para romper huesos. Estos imanes son más baratos, más ligeros y más fuertes que los imanes de samario-cobalto . Sin embargo, no son superiores en todos los aspectos, ya que los imanes a base de neodimio pierden su magnetismo a temperaturas más bajas [61] y tienden a corroerse, [62] mientras que los imanes de samario-cobalto no. [63]
Los imanes de neodimio aparecen en productos como micrófonos , altavoces profesionales , auriculares , pastillas de guitarra y bajo y discos duros de computadoras donde se requiere poca masa, pequeño volumen o campos magnéticos fuertes. El neodimio se utiliza en los motores eléctricos de automóviles híbridos y eléctricos y en los generadores de electricidad de algunos diseños de turbinas eólicas comerciales (sólo las turbinas eólicas con generadores de "imanes permanentes" utilizan neodimio). Por ejemplo, los motores eléctricos de cada Toyota Prius requieren un kilogramo (2,2 libras) de neodimio por vehículo. [10]
En 2020, investigadores de física de la Universidad de Radboud y la Universidad de Uppsala anunciaron que habían observado un comportamiento conocido como " vidrio giratorio autoinducido " en la estructura atómica del neodimio. Uno de los investigadores explicó: "...somos especialistas en microscopía de efecto túnel . Nos permite ver la estructura de átomos individuales y podemos resolver los polos norte y sur de los átomos. Con este avance en imágenes de alta precisión, podemos Pudimos descubrir el comportamiento del neodimio porque pudimos resolver los cambios increíblemente pequeños en la estructura magnética". El neodimio se comporta de una forma magnética compleja que no se había visto antes en un elemento de la tabla periódica. [64] [65]
El vidrio de neodimio (Nd:vidrio) se produce mediante la inclusión de óxido de neodimio (Nd 2 O 3 ) en la masa fundida de vidrio. Por lo general, a la luz del día o con luz incandescente , el vidrio de neodimio aparece en color lavanda, pero aparece de color azul pálido bajo iluminación fluorescente . El neodimio se puede utilizar para colorear el vidrio en tonos delicados que van desde el violeta puro hasta el rojo vino y el gris cálido. [66]
El primer uso comercial del neodimio purificado fue en la coloración del vidrio, comenzando con experimentos de Leo Moser en noviembre de 1927. El vidrio "alejandrita" resultante sigue siendo un color característico de la cristalería Moser hasta el día de hoy. El vidrio de neodimio fue ampliamente emulado a principios de la década de 1930 por los invernaderos estadounidenses, en particular Heisey, Fostoria ("glicina"), Cambridge ("brezo") y Steuben ("glicina"), y en otros lugares (por ejemplo, Lalique, en Francia, o Murano). ). El "crepúsculo" de Tiffin permaneció en producción aproximadamente entre 1950 y 1980. [67] Las fuentes actuales incluyen vidrieros de la República Checa, Estados Unidos y China. [68]
Las fuertes bandas de absorción del neodimio hacen que el color del vidrio cambie bajo diferentes condiciones de iluminación, siendo de color púrpura rojizo bajo luz diurna o luz incandescente amarilla , pero azul bajo iluminación fluorescente blanca , o verdoso bajo iluminación tricromática . Este fenómeno de cambio de color es muy apreciado por los coleccionistas. [ cita necesaria ] En combinación con oro o selenio , se producen colores rojos. Dado que la coloración del neodimio depende de transiciones " prohibidas " en lo profundo del átomo, hay relativamente poca influencia del entorno químico sobre el color, por lo que el color es impermeable a la historia térmica del vidrio. Sin embargo, para obtener el mejor color, es necesario minimizar las impurezas que contienen hierro en la sílice utilizada para fabricar el vidrio. La misma naturaleza prohibida de las transiciones ff hace que los colorantes de tierras raras sean menos intensos que los proporcionados por la mayoría de los elementos de transición d, por lo que se debe usar más en un vidrio para lograr la intensidad de color deseada. La receta original de Moser utilizaba aproximadamente un 5% de óxido de neodimio en el vidrio fundido, una cantidad suficiente como para que Moser se refiriera a estos como vidrios "dopados con tierras raras". Al ser una base fuerte, ese nivel de neodimio habría afectado las propiedades de fusión del vidrio, y el contenido de cal del vidrio podría haber tenido que ajustarse en consecuencia. [69]
La luz transmitida a través de cristales de neodimio muestra bandas de absorción inusualmente marcadas ; el vidrio se utiliza en trabajos astronómicos para producir bandas nítidas mediante las cuales se pueden calibrar las líneas espectrales . [12] Otra aplicación es la creación de filtros astronómicos selectivos para reducir el efecto de la contaminación lumínica procedente del sodio y la iluminación fluorescente al tiempo que deja pasar otros colores, especialmente la emisión de hidrógeno alfa de color rojo oscuro de las nebulosas. [70] El neodimio también se utiliza para eliminar el color verde causado por los contaminantes de hierro del vidrio. [71]
El neodimio es un componente del " didimio " (refiriéndose a una mezcla de sales de neodimio y praseodimio ) utilizado para colorear el vidrio para fabricar gafas de soldador y soplador de vidrio; las marcadas bandas de absorción anulan la fuerte emisión de sodio a 589 nm. La absorción similar de la línea amarilla de emisión de mercurio a 578 nm es la causa principal del color azul observado en el vidrio de neodimio bajo iluminación fluorescente blanca tradicional. El vidrio de neodimio y didimio se utiliza en filtros que mejoran el color en fotografía de interiores, particularmente para filtrar los tonos amarillos de la iluminación incandescente. Del mismo modo, el vidrio de neodimio se está utilizando cada vez más de forma más directa en bombillas incandescentes . Estas lámparas contienen neodimio en el vidrio para filtrar la luz amarilla, lo que da como resultado una luz más blanca que se parece más a la luz del sol. [72] Durante la Primera Guerra Mundial , se informó que se utilizaron espejos de didimio para transmitir el código Morse a través de los campos de batalla. [73] De manera similar a su uso en vasos, las sales de neodimio se utilizan como colorante para esmaltes . [12]
Ciertos materiales transparentes con una pequeña concentración de iones de neodimio se pueden utilizar en láseres como medios de ganancia para longitudes de onda infrarrojas (1054-1064 nm), por ejemplo, Nd:YAG (granate de itrio y aluminio), Nd:YAP ( perovskita de itrio y aluminio ), [74] Nd:YLF (fluoruro de itrio y litio), Nd:YVO 4 (ortovanadato de itrio) y Nd:vidrio. Los cristales dopados con neodimio (normalmente Nd:YVO 4 ) generan rayos láser infrarrojos de alta potencia que se convierten en luz láser verde en punteros láser y láseres portátiles DPSS comerciales .
El ion de neodimio trivalente Nd 3+ fue el primer lantánido procedente de tierras raras utilizado para generar radiación láser. El láser Nd:CaWO 4 se desarrolló en 1961. [75] Históricamente, fue el tercer láser el que se puso en funcionamiento (el primero fue el de rubí, el segundo el láser U 3+ :CaF). Con el paso de los años, el láser de neodimio se convirtió en uno de los láseres más utilizados para fines de aplicación. El éxito del ion Nd 3+ reside en la estructura de sus niveles de energía y en las propiedades espectroscópicas adecuadas para la generación de radiación láser. En 1964 Geusic et al. [76] demostraron el funcionamiento del ion neodimio en la matriz YAG Y 3 Al 5 O 12 . Es un láser de cuatro niveles con umbral más bajo y con excelentes propiedades mecánicas y de temperatura. Para el bombeo óptico de este material se puede utilizar la radiación de una lámpara de destellos no coherente o un haz de diodos coherente. [77]
El láser actual del Establecimiento de Armas Atómicas del Reino Unido (AWE), el láser de vidrio de neodimio de 1 teravatio HELEN (láser de alta energía que incorpora neodimio) , puede acceder a los puntos medios de las regiones de presión y temperatura y se utiliza para adquirir datos para modelar cómo funciona la densidad. , la temperatura y la presión interactúan dentro de las ojivas. HELEN puede crear plasmas de aproximadamente 10 6 K , a partir de los cuales se miden la opacidad y la transmisión de radiación. [78]
Los láseres de estado sólido de vidrio de neodimio se utilizan en sistemas de haces múltiples de potencia extremadamente alta (escala de teravatios ) y alta energía ( megajulios ) para la fusión por confinamiento inercial . Los láseres de Nd:vidrio suelen tener una frecuencia triplicada al tercer armónico a 351 nm en los dispositivos de fusión láser. [79]
El acetato de uranilo ha sido el agente de contraste estándar en microscopía electrónica de transmisión (TEM) durante décadas. [80] [81] Sin embargo, su uso se ve cada vez más obstaculizado por las regulaciones de los gobiernos debido a sus propiedades radiactivas y su alta toxicidad . Por ello, se están buscando alternativas, incluidos los acetatos de lantánidos o el azul platino [82] [83] [84] [85] así como el uso de sustancias menos definidas como el extracto de té oolong. [86] [87] A pesar de estas alternativas publicadas, el acetato de uranilo (UAc) sigue siendo el estándar para el contraste EM. [54]
En la tabla periódica el ordenamiento vertical de los elementos en grupos se basa en la presencia del mismo número de electrones en su capa más externa , lo que determina sus propiedades químicas y físicas . [88] Debido a que el neodimio (Nd) está justo encima del uranio (U), las propiedades químicas de UAc y NdAc serían muy similares en la unión al tejido en secciones ultrafinas, lo que conduciría a una cantidad similar de contraste. [89]
Se ha descubierto que los primeros lantánidos son esenciales para algunas bacterias metanotróficas que viven en vasijas de barro volcánicas , como Methylacidiphilum fumariolicum : el lantano, el cerio, el praseodimio y el neodimio son casi igualmente efectivos. [91] [92] Por lo demás, no se sabe que el neodimio tenga un papel biológico en ningún otro organismo. [93]
El polvo de metal de neodimio es combustible y, por tanto, presenta riesgo de explosión. Los compuestos de neodimio, como ocurre con todos los metales de tierras raras, tienen una toxicidad de baja a moderada; sin embargo, su toxicidad no se ha investigado a fondo. Las sales de neodimio se consideran más tóxicas si son solubles que si son insolubles si se ingieren. [94] El polvo y las sales de neodimio son muy irritantes para los ojos y las membranas mucosas , y moderadamente irritantes para la piel. Respirar el polvo puede provocar embolias pulmonares y la exposición acumulada daña el hígado. El neodimio también actúa como anticoagulante , especialmente cuando se administra por vía intravenosa. [35]
Los imanes de neodimio se han probado para usos médicos como aparatos ortopédicos magnéticos y reparación ósea, pero problemas de biocompatibilidad han impedido su aplicación generalizada. [ cita necesaria ] Los imanes disponibles comercialmente hechos de neodimio son excepcionalmente fuertes y pueden atraerse entre sí desde grandes distancias. Si no se manejan con cuidado, se juntan muy rápida y con fuerza, provocando lesiones. Por ejemplo, hay al menos un caso documentado de una persona que perdió la yema de un dedo cuando dos imanes que estaba usando se rompieron a 50 cm de distancia. [95]
Otro riesgo de estos potentes imanes es que si se ingiere más de un imán, pueden pellizcar los tejidos blandos del tracto gastrointestinal. Esto ha provocado unas 1.700 visitas a la sala de urgencias [96] y ha obligado a retirar del mercado la línea de juguetes Buckyballs , que eran juegos de construcción de pequeños imanes de neodimio. [96] [97]
{{cite journal}}
: CS1 maint: multiple names: authors list (link)