מקורו של מגנט ניאודימיום

Aug 13, 2020

השאר הודעה

בחיים הרגילים, מגנטים הם דבר נפוץ מאוד. ולפני אלפי שנים, האנשים העובדים בארצנו הכינו את המצפן, אחת מארבע ההמצאות הגדולות, המבוסס על מאפיינים של מגנטים. עד היום גם מגנטים מאוד שימושיים. מכל מיני ציוד אלקטרוני מיוחד ועד לעזרי הוראה וצעצועים רגילים, לעתים קרובות ניתן לראות מגנטים. התמונה למטה מציגה מגנט בצורת פרסה. המתכת בתפזורת הנמשכת אליה היא גדוליניום (צליל גá). זהו יסוד שיכול להימשך על ידי מגנטים כמו ברזל, קובלט וניקל. כיום הוא נמצא בשימוש נרחב בתחום של MRI משופר.

magnet

אנו יודעים שהמרכיב העיקרי של מגנטים הוא Fe3O4. מגנט קטן רגיל עשוי תחמוצת ברזל שחורה. עם זאת, בשל אופיו של Fe3O4, משיכתו לחפצי ברזל לא תהיה חזקה מדי, והמגנטיות שלו תיחלש בהדרגה עם הזמן. במקרה זה, כיצד נוכל ליצור מגנט בעל משיכה חזקה יותר ולא מתאים לריקבון? תחת הנחה זו, נוצרו מגנטים של NdFeB.

neodymium

סוג זה של מגנט מבריק עם טיפול נגד קורוזיה הוא מגנט NdFeB, והנוסחה הכימית שלו היא Nd2Fe14B. המגנטים הנפוצים ביותר של בור ברזל ניאודימיום עשויים מניאודימיום, ברזל ובורון בטמפרטורה גבוהה והם המגנטים המלאכותיים המגנטיים ביותר עד כה. אם ברזל הוא אלמנט הליבה של Fe3O4 המסורתי, הסיבה לכך שלמגנטים מברזל בורון ניאודימיום יש מגנטיות כה חזקה היא ההשפעה של ניאודימיום. פיסות המתכת בתמונה למטה הן ניאודימיום:

N52 neodymium magnet

ניאודימיום (צליל nǚ) הוא היסוד הרביעי במשפחת הלנתאנידים של יסודות אדמה נדירים. כמו ברזל, קובלט, ניקל והגדוליניום הנ"ל, ניתן למשוך אותו גם על ידי מגנטים. בנוסף, ניאודימיום הוא הפעיל יותר מבין יסודות הלנתניד, כך שקל לחמצן אותו כמו ברזל. זו הסיבה מדוע פני השטח של מגנט בור ברזל ניאודימיום מצופים. אם נעשה שימוש בניאודימיום לשיפור המגנטיות, אין לזלזל בתפקידו של בורון. הדבר השחור הזה הוא בורון:

neodymium

בטבלה המחזורית, בורון ממוקם משמאל לפחמן, ולכן הופיעה לאחרונה כימיה של בורון בדומה לכימיה אורגנית ממוקדת פחמן. במגנטי בורון מברזל ניאודימיום, בורון שווה ערך למתווך של ניאודימיום וברזל. בורון מרחיב מאוד את התכונות המגנטיות המקסימליות שחומר יכול לייצר תוך הבטחת יציבות המבנה המולקולרי שלו, מה שהופך את המגנט כולו לבעל ביצועים מגנטיים גבוהים במיוחד, ואף מאפשר לו לקלוט עצמים פי 640 ממשקלו.

שלח החקירה