Neodímio (Nd)

O neodímio é um metal de transição que pertencente à série dos lantanídeos, com símbolo químico “Nd” e número atômico 60. Tem cor prateada, é maleável e pode ser encontrado principalmente em minerais como a monazita e a bastnasita. Descoberto em 1885, ele ficou conhecido pelas suas propriedades magnéticas, sendo utilizado predominantemente na fabricação de ímãs permanentes de alta performance, como os ímãs de neodímio-ferro-boro (NdFeB).

Em vista disso, ele passou a ter uma vasta aplicação em motores de veículos elétricos, em turbinas eólicas, em dispositivos de armazenamento de dados, em aparelhos eletrônicos e em lasers, sendo estes últimos empregados na medicina, contribuindo para procedimentos cirúrgicos precisos e para tratamentos terapêuticos. Diante disso, a sustentabilidade e a reciclagem de ímãs de neodímio são áreas de pesquisa que estão cada vez mais em evidência, buscando mitigar os impactos ambientais e promover o uso responsável deste recurso crucial na transição para uma economia mais ecológica.

Leia também: Promécio — outro elemento químico pertencente ao grupo dos lantanídeos

Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre o neodímio
• 2 - Propriedades do neodímio
• 3 - Características do neodímio
• 4 - Onde o neodímio é encontrado?
  • → Outras ocorrências do neodímio
• 5 - Obtenção do neodímio
• 6 - Aplicações do neodímio
• 7 - Precauções com o neodímio
• 8 - História do neodímio
• 9 - Curiosidades sobre o neodímio

Resumo sobre o neodímio

• O neodímio é o elemento químico de número atômico 60 da Tabela Periódica.

• Ele é um metal prateado, macio, maleável, de alta densidade, pertencente a série dos lantanídeos.

• É fortemente ferromagnético e é usado na fabricação de ímãs permanentes (NdFeB).

• É aplicado na fabricação de lasers para cirurgia e para tratamentos médicos e em ligas metálicas.

• É encontrado em minerais como bastnasita, monazita, xenotímio, euxenita e samarskita.

• Seus isótopos naturais são: Nd-142, Nd-143, Nd-144 e (radioativo), Nd-145, Nd-146, Nd-148, Nd-150 (radioativo).

• É extraído a partir de minerais de terras raras, por processos de mineração, de concentração, de lixiviação e de separação.

• É utilizado em superímãs para motores de veículos elétricos, para turbinas eólicas, para discos rígidos e para dispositivos eletrônicos.

• Pode ser irritante para a pele e para os olhos. Além disso, seu pó é inflamável.

• Foi descoberto em 1885 por Carl Auer von Welsbach, ao separar o didímio em neodímio e em praseodímio.

Propriedades do neodímio

• Símbolo: Nd.

• Massa atômica: 144,24 u.

• Número atômico: 60.

• Configuração eletrônica: [Xe] 4f⁴ 6s².

• Eletronegatividade: 1,14 (na escala Pauling).

• Série química: Lantanídeos (terras raras).

• Ponto de fusão: 1.024°C.

• Ponto de ebulição: 3.074°C.

• Energia de ionização: 533 kJ/mol (primeira ionização).

• Afinidade eletrônica: 50 kJ/mol.

• Densidade: 7,01 g/cm³.

• Estado de oxidação: +3.

• Raio Atômico (van der Waals): 229 pm.

Características do neodímio

O neodímio é um metal ferromagnético, o que significa que ele pode ser magnetizado até se tornar um ímã permanente devido ao alinhamento dos seus momentos magnéticos em uma direção específica quando submetido a um campo magnético. Ademais, é prateado e se caracteriza por ter um brilho metálico, além de ser sólido nas condições normais de temperatura e de pressão e de ser relativamente macio, podendo ser cortado com uma faca.

Onde o neodímio é encontrado?

O neodímio é encontrado principalmente em minerais como a monazita e a bastnaesita, que são minérios de terras raras, os quais, assim como outros lantanídeos, são extraídos de depósitos em várias partes do mundo, como, por exemplo, Estados Unidos, Brasil, Índia, Austrália e, sobretudo na China, que é o maior produtor mundial desse elemento, sendo onde estão localizadas as principais reservas desse metal.

Nesse sentido, reservas significativas são encontradas nos Estados Unidos, especialmente na mina de Mountain Pass, na Califórnia. Já no Brasil, depósitos desse metal estão presentes em estados como Minas Gerais e Bahia. Por sua vez, a Índia e a Austrália também possuem depósitos importantes e estão investindo em mineração e em processamento de lantanídeos.

Além da monazita e da bastnaesita, podemos destacar também outras fontes minerais importantes: a xenotima, um fosfato de ítrio que pode conter neodímio, além de outros lantanídeos, a euxenita e a samarskita, minerais complexos de óxidos que contêm vários lantanídeos, incluindo neodímio.

→ Outras ocorrências do neodímio

No que tange à ocorrência do neodímio, além das formas minerais citadas anteriormente, aqui, vale ressaltar as formas isotópicas desse elemento, o qual possui sete isótopos naturais, dos quais cinco são estáveis e dois são radioativos, conforme a tabela abaixo:

Obtenção do neodímio

O processo de obtenção do neodímio começa com a mineração de minerais ricos em lantanídeos, como a monazita e a bastnaesita, tal qual podemos compreender através das seguintes etapas:

1. Mineração: É feita a extração de minerais ricos em lantanídeos, como a monazita e a bastnaesita.

2. Trituração e beneficiamento: Após a extração, os minerais são triturados e submetidos a processos de beneficiamento para aumentar a concentração de terras raras.

3. Lixiviação ácida: Em seguida, os minerais concentrados passam por um processo de lixiviação ácida, na qual ácidos fortes são usados para dissolver os elementos desejados.

4. Separação por solventes: A solução resultante da lixiviação contém uma mistura de vários elementos. Para separar o neodímio, é utilizado um processo de separação por solventes, no qua solventes específicos são usados para isolar o neodímio de outros elementos.

5. Precipitação e purificação: Finalmente, o neodímio isolado é precipitado e purificado para obter um produto de alta pureza. A partir disso, ele é transformado em formas utilizáveis, como óxidos ou metais, prontos para aplicação industrial.

Aplicações do neodímio

Os isótopos estáveis de neodímio possuem várias aplicações no âmbito científico, como, por exemplo, os estudos de geocronologia e a análise de processos nucleares. Em vista disso, para uma melhor compreensão de sua aplicabilidade, destacamos alguns dos seus principais usos a seguir.

• Ímãs de neodímio: Compostos por uma liga de neodímio, ferro e boro (Nd₂Fe₁₄B), podem suportar mil vezes seu próprio peso e são utilizados em motores elétricos, em discos rígidos, em alto-falantes, em fones de ouvido e em turbinas eólicas devido à sua alta força magnética.

• Laseres de neodímio: São empregados na medicina, permitindo a realização de cortes e de remoções precisas de tecidos, reduzindo o risco de danos a tecidos saudáveis. Também são usados nas indústrias de corte e de soldagem e em equipamentos de pesquisa científica.

• Vidros e cerâmicas: É usado na fabricação de vidros coloridos e em cerâmicas devido às suas propriedades ópticas. Por exemplo, vidro dopado com esse metal é usado em lâmpadas de palco e em projetores para melhorar a qualidade da luz, proporcionando uma iluminação mais natural e clara.

• Catalisadores: É aplicado em catalisadores para refino de petróleo e na produção de produtos químicos.

• Ligas metálicas: É incorporado em ligas para melhorar a resistência e a durabilidade de materiais usados em aeronaves e de outros equipamentos de alta performance.

• Dispositivos eletrônicos: É utilizado em componentes de dispositivos eletrônicos, como smartphones e tablets.

• Geradores e motores: É essencial em geradores de energia e em motores elétricos devido à sua eficiência em conversão de energia.

Veja também: Estrôncio — outro elemento químico usado na fabricação de ímãs

Precauções com o neodímio

• Os ímãs desse metal devem ser mantidos longe de dispositivos eletrônicos, de cartões de crédito e de outros itens sensíveis a campos magnéticos para evitar danos.

• Ao trabalhar com pó de neodímio, é importante utilizar equipamentos de proteção, como máscaras e luvas, para evitar a inalação ou a ingestão, pois pode ser tóxico e causar problemas de saúde.

• É necessário proteger a pele e os olhos do contato direto com o neodímio ou seus compostos, bem como usar óculos de segurança e luvas apropriadas durante o manuseio.

• O pó desse elemento é inflamável e pode apresentar risco de incêndio. Portanto, deve ser armazenado em locais secos e ventilados, longe de fontes de ignição.

• Evitar a exposição prolongada a campos magnéticos fortes, que podem afetar dispositivos médicos implantáveis, como marcapassos.

História do neodímio

A história do neodímio começa no final do século XIX, com a descoberta do elemento pelo químico austríaco Carl Auer von Welsbach. Em 1885, esse cientista estava trabalhando com didímio, um elemento que se acreditava ser único, mas que, na verdade, era uma mistura de dois elementos diferentes.

Utilizando métodos de separação química, Welsbach conseguiu dividir o didímio em dois novos elementos: o neodímio e o praseodímio. Diante disso, ele nomeou o neodímio a partir do grego "neos didymos", que significa "novo gêmeo", refletindo sua origem do didímio.

No início, o neodímio não tinha muitas aplicações práticas e era principalmente de interesse acadêmico e científico. No entanto, a situação mudou drasticamente com o avanço da tecnologia no século XX, uma vez que a descoberta de que ele podia ser usado para criar ímãs extremamente potentes abriu uma nova era para sua utilização.

A partir disso, os ímãs desse elemento, conhecidos por sua força e durabilidade, foram desenvolvidos na década de 1980 e rapidamente se tornaram indispensáveis em uma ampla gama de dispositivos, desde motores elétricos até discos rígidos de computadores.

Com isso, a produção e a demanda por neodímio cresceram significativamente, especialmente com o advento de tecnologias verdes, pois esses ímãs são essenciais para a operação eficiente de turbinas eólicas e de veículos elétricos, ambos cruciais para a redução das emissões de carbono e para a promoção de fontes de energia renováveis. Em vista disso, a crescente dependência dessas tecnologias aumentou a importância estratégica desse metal no mercado global.

Um fato importante é que a maior parte da produção mundial de neodímio vem da China, que possui vastas reservas de lantanídeos, o que levou a preocupações sobre a segurança do abastecimento e incentivou outros países a explorar e a desenvolver suas próprias fontes desses metais. Além disso, avanços na reciclagem e na recuperação de neodímio de dispositivos eletrônicos descartados estão sendo desenvolvidas para assegurar uma oferta mais sustentável do elemento.

Curiosidades sobre o neodímio

• Seu nome vem do grego "neos didymos", que significa "novo gêmeo", devido à sua separação do didímio, um elemento anteriormente considerado único.

• Os ímãs de neodímio perdem sua magnetização a temperaturas elevadas. Por isso, são geralmente combinados com outros materiais, como disprósio, para melhorar sua resistência ao calor.

Créditos de imagem

^[1] Robert M. Lavinsky / Wikimeda Commons (reprodução)

^[2] Magnet Ring Grid / Clarence Risher / Wikimedia Commons (reprodução)

Fontes

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