ネオジム

プラセオジム ← ネオジム → プロメチウム - ↑ Nd ↓ U 60Nd 周期表
外見
銀白色
一般特性
名称, 記号, 番号	ネオジム, Nd, 60
分類	ランタノイド
族, 周期, ブロック	n/a, 6, f
原子量	144.242
電子配置	[Xe] 4f^4 6s^2
電子殻	2, 8, 18, 22, 8, 2（画像）
物理特性
相	固体
密度（室温付近）	7.007 g/cm^3
融点での液体密度	6.89 g/cm^3
融点	1297 K, 1024 °C, 1875 °F
沸点	3347 K, 3074 °C, 5565 °F
融解熱	7.14 kJ/mol
蒸発熱	289 kJ/mol
熱容量	(25 °C) 27.45 J/(mol·K)
蒸気圧
圧力 (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k 温度 (K) 1595 1774 1998 (2296) (2715) (3336)
原子特性
酸化数	3, 2（弱塩基性酸化物）
電気陰性度	1.14（ポーリングの値）
イオン化エネルギー	第1： 533.1 kJ/mol
	第2： 1040 kJ/mol
	第3： 2130 kJ/mol
原子半径	181 pm
共有結合半径	201±6 pm
その他
結晶構造	六方晶系
磁性	常磁性、反強磁性 (< 20 K)[1]
電気抵抗率	(r.t.) (α, poly) 643 nΩ⋅m
熱伝導率	(300 K) 16.5 W/(m⋅K)
熱膨張率	(r.t.) (α, poly) 9.6 μm/(m⋅K)
音の伝わる速さ （微細ロッド）	(20 °C) 2330 m/s
ヤング率	(α form) 41.4 GPa
剛性率	(α form) 16.3 GPa
体積弾性率	(α form) 31.8 GPa
ポアソン比	(α form) 0.281
ビッカース硬度	343 MPa
ブリネル硬度	265 MPa
CAS登録番号	7440-00-8
主な同位体
詳細はネオジムの同位体を参照
同位体 NA 半減期 DM DE (MeV) DP ^142Nd 27.2% 中性子82個で安定 ^143Nd 12.2% 中性子83個で安定 ^144Nd 23.8% 2.29 × 10^15 y α 1.905 ^140Ce ^145Nd 8.3% >6 × 10^16 y α - ^141Ce ^146Nd 17.2% 中性子86個で安定 ^148Nd 5.7% >3 × 10^18 y α - ^144Ce ^150Nd 5.6% 6.7 × 10^18 y β^−β^− 3.367 ^150Sm
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ネオジム（英: neodymium [ˌniː.ɵˈdɪmiəm]、独: Neodym [neoˈdyːm]）は、原子番号60の金属元素。元素記号は Nd。希土類元素の一つで、ランタノイドにも属する。

名称

ギリシャ語で「新しい」を意味する neos とジジミウムを合成^[2]した名称である。ジジミウムはプラセオジムとネオジムの混合物で、かつては1つの元素と考えられていた。ネオジムはプラセオジムとともに1885年にジジミウムから単離・発見され、「新しいジジミウム」を意味する名称が付された。

日本語表記の「ネオジム」はドイツ語の Neodym の字訳である。さらに日本語表記では製品名などで「ネオジウム」「ネオジューム」と使用されることもある。これは商標表記やブランド表記とというビジネス視点であり、元素名表記そのものではないので混同してはならない。

性質

銀白色の金属で、常温、常圧で安定な結晶構造は複六方最密充填構造（ABACスタッキング）、868℃ - 1021℃の間は体心立方格子で安定する。比重は7.0、融点は1,024 摂氏 (℃)、沸点は3,027 ℃。安定な原子価は4f³ の電子配置をとる3価である。常温下の空気中では表面のみが酸化され、高温下では燃焼して淡赤紫色の酸化ネオジム(III) Nd₂O₃ となる。ハロゲン元素と反応してハロゲン化物 NdX₃ を、熱水と徐々に反応して水素および水酸化物を、それぞれ生成する。酸に易溶で、3価の淡赤紫色の水和イオン Nd³⁺(aq) を生成する。

${\displaystyle {\ce {2Nd + 6 H^+(aq) -> Nd^{3+}(aq) + 3 H2}}}$

${\displaystyle {\ce {Nd^{3+}(aq){}+3{\mathit {e}}^{-}\ =\ Nd\ }}}$ ${\displaystyle E^{\circ }=-2.32\mathrm {V} )}$

ランタノイドの中では比較的イオン半径が大きい。

→詳細は「ランタノイド収縮」を参照

単斜晶構造のリン酸塩であるモナズ石 (Ce,La,Nd,Th)PO₄ に含有される。単体のネオジムは、無水塩化ネオジムを融解塩電解またはカルシウムやナトリウムで還元して得る。

用途

磁石

強い磁力を有する永久磁石に用いられる。ネオジム、鉄、ホウ素の化合物である Nd₂Fe₁₄B は、高磁力の永久磁石であるネオジム磁石となり高性能のモーターやスピーカーなどに広く利用されている。 金属ネオジムは主に非常に強力な永久磁石ネオジム鉄ホウ素磁石の製造に用いられ、特殊な高温合金とスパッタリングターゲットの製造にも用いられる。 ^[3]

光学材料

ガラスに適量のネオジムの酸化物を添加して得られる、可視光のうち黄色系統の光を吸収して他色の光は透過させる特性から、Nd₂O₃ がガラスの着色剤として用いられる。

その他

• 超伝導体の材料
• YAGレーザーの添加物
• シュウ酸塩ならびにプラセオジムの合金であるジジムは、防眩ガラス及び防塵ガラスならびに特殊合金の材料となる^[4]。
• (₁₄₃Nd/₁₄₄Nd) の同位体比とストロンチウム (₈₇Sr/₈₆Sr) の同位体比が放射年代測定に用いられる^[5]。

歴史

カール・アウアー・フォン・ヴェルスバッハが、元来は一つの元素と考えられていた混合物であるジジミウム (didymium) から、プラセオジムと共に1885年に発見^[2]する。

化合物

化合物中の原子価は 4f³ の電子配置をとる3価が唯一安定なものである。4価を含む化合物が合成されたという報告もいくつかあるが、いずれも疑わしい^[6]。

• 酸化ネオジム(III) (Nd₂O₃)
• 水酸化ネオジム(III) (Nd(OH)₃)
• 塩化ネオジム(III) (NdCl₃)
• 硫酸ネオジム(III) (Nd₂(SO₄)₃·8H₂O)

同位体

→詳細は「ネオジムの同位体」を参照

脚注

1. Gschneidner, K. A.; Eyring, L. (1978). Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths. Amsterdam: North Holland. ISBN 0444850228 
2. ^ 桜井弘『元素111の新知識』講談社、1998年、268頁。ISBN 4-06-257192-7。 
3. “NEODYMIUM”. 2023年6月30日閲覧。
4. 岩波書店 岩波科学百科 1020頁
5. Sr-Nd 横尾頼子、同位体を用いた地圏環境研究 筑波大学アイソトープ環境動態 (PDF)
6. FA コットン, G. ウィルキンソン著, 中原勝翻訳 『コットン・ウィルキンソン無機化学』 培風館、1987年

関連項目

• ネオジム磁石