Nd, atomnr. 60, molvekt 144,24 g, elektronkonfigurasjon (Xe)+4f4-6s2, smeltepunkt 1021 °C, kokepunkt 3068 °C, tetthet 7,003 g/cm³ (25 °C). Neodym hører til gruppe 3 (3b) i det periodiske systemet, også kjent som 'de sjeldne jord(arts)metallene.' Det har (1981) 30 kjente isotoper og isomerer, hvorav 7 forekommer i naturen. En av disse, 144, er radioaktiv og utstråler alfapartikler med en halveringstid på 2x10¹⁵ år. Dette er den letteste av alle (1981) kjente alfakilder. En annen isotop, 147, med halveringstid 10,98 dager, er et farlig avfallsprodukt ved uran- og plutoniumfisjon.

HISTORIE
I året 1751 oppdaget Axel Fredrik Cronstedt i en gruve ved Bastnäs i Sverige et tungt mineral som til da ikke var kjent. Dette mineralet fikk sitt nåværende navn i 1803, da Martin Heinrich Klaproth i Tyskland og samtidig Jöns Jacob Berzelius og Wilhelm Hisinger i Sverige analyserte det og fant et nytt oksyd (eller 'jordart' i datidens terminologi) som de kalte ceria, til minne om den nyoppdagede småplaneten Ceres. Mineralet er nå kjent som ceritt.

Om ceria var oksydet av et nytt grunnstoff eller en forbindelse av flere var omdiskutert til 1839-41, da den svenske legen, kjemikeren og mineralogen Carl Gustaf Mosander klarte å separere ut en ny bestanddel av det. Den nye komponenten kalte han lanthana. Siden fant han at også dette oksydet hadde komponenter, men beholdt dette navnet på den ene av dem.

Den andre kalte han didymia (etter gr. didymos 'tvilling') fordi det var en 'tvilling' til lanthana. Mye kjemi ble gjort på didymia de neste førti årene, og man regnet det for å være oksydet av et enkelt grunnstoff, som ble kalt didymium. Men i 1879 klarte den franske kjemikeren Paul Émile Lecoq de Boisbaudran å skille et nytt oksyd ut fra didymia utvunnet av mineralet samarskitt, og han kalte det derfor samaria. Dette inspirerte til nye innsatser, og i 1885 klarte den østerrikske kjemikeren Carl Auer von Welsbach å dele tvillingstoffet didymium i to komponenter ved gjentatte fraksjonerte krystalliseringer av ammoniumdidymiumnitrat. Selv om forskjellene i løselighet av de to delene er svært liten, fikk han etter tålmodig arbeide utskilt et grønt og et lyserødt salt. Oksydet av det grønne kalte han praseodidymia 'løkgrønt tvillingoksyd' og det lyserøde neodidymia 'nytt tvillingoksyd.' Stavelsen -di- falt snart bort av bekvemmelighetsgrunner.

Til tross for at neodymmetall lenge hadde vært en hovedbestanddel i det mye brukte misch-metallet, ble ikke noenlunde rent metallisk neodym fremstilt før i 1925.

Gresk néos 'ny, ung' kommer av indoeuropeisk neuos- 'ny,' som også er stamformen til det latinske novus, som er kjent på norsk i fremmedordene nova, innovasjon etc. En sideform til det indoeuropeiske neuos- er neuio- 'ny' som gjennom germansk neuja-, urnordisk niuja- og norrønt nyr er kommet til norsk som ny.

Gresk didymos 'tvilling' kan deles i forstavelsen di- (fra dis 'to ganger' av indoeur. duis 'to ganger' fra duo(u) 'to') og dymos av dyo, duo 'to,' også fra indoeur. duo(u). Fra duo(u) har vi også norrønt tvá 'to' og norsk to.

GEOLOGI
Neodym utgjør 0,002 % av, og er det 33. hyppigste grunnstoffet i den faste, øvre jordskorpen. Av grunnstoffene i bigruppe 3 er det bare cerium som er mer utbredt, mens lantan og yttrium ligger omtrent likt. Naturlig neodym på Jorda har følgende isotopsammensetning: 142: 27,13 %, 143: 12,18 %, 144: 23,80 %, 145: 8,30 %, 146: 17,19 %, 148: 5,76 % og 150: 5,64 %. Fordelingen viser en typisk underhyppighet for odde nuklider samt for de to som har kortlivede radioaktive nuklider mellom seg og de andre. Dette har sammenheng med måten grunnstoffdanningen i universet foregår på.

Neodym og de andre lantanidene er så like kjemisk og vanskelige å skille fra hverandre at de alltid forekommer sammen i naturen. Men på grunn av den såkalte lantanidekontraksjonen, en gradvis minking i ioneradien utover i lantaniderekken, vil de senere lantanidene ha en tendens til å gruppere seg med de små Y- og Sc-ionene i sine egne mineraler, de såkalte ytterittene, mens de tidligere grupperer seg i sine, de såkalte cerittene. Normalt inneholder cerittmineraler ca 1/2 så mye neodym som cerium, men neodym regnes (1977) som hovedbestanddel i bare 3 kjente mineraler. Flesteparten av lantanidemineralene finnes i såkalte pegmatittleier, d.v.s. steder hvor magma har ligget og krystallisert langsomt på relativt store dyp i jordskorpen, og mange litt sjeldnere stoffer har hatt tid til å utseparere seg. Mange rike pegmatittforekomster finnes i Norge, bl.a. i Evje/Iveland, Tørdal, Langesundsområdet.

Viktigst økonomisk for neodymutvinning er bastnäsitt, (Ce,La)CO₃F, monazitt, (Ce,La,Nd,Th)PO₄, blomstrandin eller aeschynitt (Ce,Ca,Fe,Th)(Ti,Nb)₂(O,OH)₆ og Allanitt, (Ce,Ca,Y)₂(Al,Fe)₃(SiO4)₃(OH). Monazitt inneholder 9-20 % neodym og forekommer bl.a. som forvitringssand i store avleiringer i Amazonas i Brasil og på stranden i Travancore i India. Bastnäsitt kan inneholde fra 2 til 15 % neodym. Viktige produksjonsland er (1975) USA, Sverige, Madagaskar, India, Sørafrika, Brasil, Australia, Russland, Kaukasus.

KJEMI
Neodym er et sølvhvitt, mykt og smidig metall. Forurensninger reduserer smibarheten og øker hardheten. Det er et av de mest reaktive av de sjeldne jordartsmetallene, og en friskskåren snittflate anløper litt etter litt i fuktig luft og danner et hardt og sprøtt oksydlag som skaller av og utsetter overflaten for videre oksydasjon. I tørr luft virker det tynne oksydlaget beskyttende. Neodym reagerer sakte med kaldt vann og hurtig med varmt under frigjøring av hydrogen. Det løser seg lett i fortynnede mineralsyrer, men tungt i konsentrert svovelsyre. Metallet oppbevares under hydrokarboner eller under andre forhold som hindrer tilgang til luft.

+3 er det eneste viktige oksydasjonstallet til neodym. Det lar seg gjøre å fremstille forbindelser med oksydasjonstall +2 og +4 også, bl.a. noen toverdige halogenider og et fireverdig cesium-neodym fluoridkompleks Cs₃NdF₇, men stabiliteten av disse er dårlig. Det treverdige neodymionet er svakt fiolettaktig lyserødt, en farge som går igjen i de fleste saltene. Neodym er et sterkt elektropositivt metall, reagerer klart basisk i alle forbindelser og har mange vannløselige forbindelser, men et begrenset antall kompleksforbindelser.

Analyse:

Substansen som skal analyseres overføres til løselig fase ved å løse dem i syre eller smelte dem med natriumperoksyd, karbonat eller pyrosulfat og deretter tilsette syre. Lantanideioner fjernes deretter fra løsningen ved å felle med oksalsyre mens man holder pH rundt 1-2. Bunnfallet filtreres fra. Oksalatet glødes til oksyd ved 900-1000 grader og veies etter at praseodym- og terbiumoksydene er blitt redusert til sesquioksyder med hydrogen. Alternativt kan lantanideioner bestemmes ved kompleksometrisk titrering med etylendiamin-N,N,N',N'-tetraacetat (EDTA) med enten xylenoloransje eller arsenazo som indikator. Eriokromsvart T er en effektiv indikator for de lettere lantanidene.

Hvis man istedet for oksalsyre feller med natriumsulfat, faller de letteste lantanidene (cerittene) ut mens de tyngre forblir i løsning.

For bestemmelse av neodym i en blanding av lantanider er spektrofotometriske metoder mest effektive. Blandingen overføres til perklorat eller klorid fordi disse anionene interfererer minst med lantanidespektraene. På grunn av kompleksiteten av disse spektraene bør man benytte instrumenter med meget god oppløsningsevne.

Også nøytronaktiveringsanalyse er effektivt for neodym, p.g.a. isotopen 147, som har en håndterlig 11-dagers halveringstid og en særlig tydelig og karakteristisk gammalinje på 531 keV.

Fremstilling:

Et stykke monazitt eller annet neodymmineral kokes med sterk svovelsyre til det meste er løst, gjerne i flere timer. Den resulterende blandingen kjøles ved tilsetning av rikelig kaldt vann og filtreres. Filtratet tilsettes rikelig oksalsyre, og bunnfallet som nå danner seg inneholder oksalat av lantanider, thorium og noen få andre urenheter. Når det er filtrert fra kan de forskjellige lantanidene separeres fra hverandre med ionebytting. En kolonne fylles med EDTA og en sitratløsning av lantanideblandingen skylles gjennom. Er kornstørrelsen på EDTA-kornene og diameteren av kolonnen kjent, kan ankomsten av de forskjellige lantanidene fra bunnen av kolonnen beregnes. Neodymsitratet overføres til oksyd, f.eks. ved felling med oksalsyre og gløding, og oksydet overføres til klorid ved oppvarming med ammoniumklorid ved 3-400 °C. Kloridet er hygroskopisk og må beskyttes mot fuktighet. Metallet fremstilles av kloridet enten ved elektrolyse av smeltet klorid eller ved reduksjon med natrium ved 1000-1500 °C uten lufttilgang.

Demonstrasjonsforsøk:

Som brukbart demonstrasjonsforsøk kan foreslås eluering av lantanidesitrater i ionebytterkolonne med markering av fargeforandringene når de forskjelligfargede lantanideionene kommer ut av kolonnen. Hvis litt neodymmetall er tilgjengelig er det bra å vise reaksjonen med luft og vann og andre alminnelige reagenser.

Noen neodymforbindelser:

Neodymoksyd(Neodymia), et lyseblått pulver med rød fluorescens, tetthet 7,24 g/cm³ og smeltepunkt 2272 °C. Meget tungtløselig i vann, men løses lett i syrer, også svake organiske. Tar lett opp vann og karbondioksyd fra luft.

Neodymklorid. Røde rombiske krystaller med smeltepunkt 124 °C. Ved videre oppvarming uten lufttilgang dekomponerer det ved 160 °C til rosafiolett vannfritt klorid som smelter ved 784 °C og koker ved 1600 °C. Oppvarmes det i luft dannes oksyklorid NdOCl. Uhyre lett løselig i vann, lettere jo varmere vannet er. Meget lett løselig også i alkohol.

Neodymoksalat, rosafargede krystaller, meget tungt løselig i vann, løseligheten bedres ved tilsetning av oksalat eller senking av pH.

BIOLOGI
Det er ikke kjent at neodym spiller noen rolle i det naturlige stoffskiftet hos noen dyre- eller plantearter. Det har samme giftvirkninger og medisinske effekt som lantan (s.d.).

UTNYTTELSE
Sveisere er de som har best sjanse til å stifte bekjentskap med neodym i sin hverdag. Neodymsalter blandet med saltene av neodyms tvilling, praseodym, og tilsatt i glass eller plast gjør materialet istand til å absorbere det sjenerende gule natriumlyset fra sveiseflammer, mens alt annet slipper gjennom. Neodym er også en av bestanddelene (ca. 18%) i Misch-metall, som har et utstrakt bruk som gnistdannere for lightere, som luftfjerner bl.a. ved elektronrørframstilling og som katalysator ved visse prosesser. Tilsetning av en lantanideblanding med didym (en blanding av praseodym og neodym) som hovedbestanddel gir betraktelige forbedringer av de mekaniske egenskapene til magnesium, og slike legeringer brukes mye i konstruksjon av flymotordeler. Også andre legeringer som utnytter neodyms brennbarhet og affinitet til oksygen inneholder metallet.

P.g.a. sitt høye smeltepunkt brukes oksydet i blanding med andre lantanideoksyder som tilsetning til elektroder i karbonbuelamper, bl.a. til bruk i TV- og filmindustrien. Neodymoksyd kan også brukes i laserkrystaller enten alene eller som tilsetning f.eks. til yttriumvanadat. Oksydet og saltene brukes i glass- og emaljefarger og i kunstige smykkesteiner. Rent neodymoksyd er den eneste kjente klare purpurfargen som kan brukes i glass. Neophan-glass, et sterkt blåfiolett glass som inneholder neodymoksyd absorberer ultrafiolett lys og deler av sollyset, men forandrer ikke fargene til de gjenstandene man ser gjennom det. Det absorberer også den sterke gule natriumlinjen og kan brukes i sveisebriller. Mindre rent neodymoksyd brukes til å motvirke den grønne fargen av jern(II)-forbindelser. Neodymforbindelser i glass kan gi glasset vakre fargetoner fra rent fiolett gjennom vinrødt til varmt grå. Slikt glass har uvanlig skarpe absorpsjonsbånd og kan brukes i astronomien til å kalibrere spektralinstrumenter. Oksydet og kloridet er også brukt som katalysator ved forskjellige industrielle prosesser.

Hovedkilder:

Prof.dr.phil. Haakon Haraldsen (Asch.konv.leks.5.utg.b.14)
Therald Moeller "The Chemistry of the Lanthanides" Pergamon Press 1975
CRC Handbook of Chemistry anf Physics, 57th ed. 1976-77.
W. Seelmann-Eggebert, G. Pfennig, H. Münzel, H. Klewe-Nebenius: "Karlsruher Nuklidkarte," 5. Auflage 1981, Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH, Institut für Radiochemie.

:-) LEF