Neodym – Steckbrief

Stellung im Periodensystem

Zum ganzen Periodensystem

Vorkommen und Gewinnung

Neodym gehört neben Cer und Lanthan zu den häufigsten Lanthanoiden und ist in der Erdkruste häufiger als Cobalt oder Zinn. An Menge fehlt es also nicht. Das Problem liegt in der Verfügbarkeit: Die Erze wie Monazit und Bastnäsit sind auf wenige Lagerstätten verteilt, und China fördert den größten Teil der Seltenen Erden. Noch stärker konzentriert sind die Trennung der Elemente und die Herstellung der Magnete. Als China 2010 die Ausfuhr einschränkte, schossen die Preise in die Höhe. Seither haben andere Länder Minen und Aufbereitungsanlagen ausgebaut.

Die Gewinnung belastet die Umwelt. Beim Aufschluss der Erze entstehen saure Abwässer und Rückstände, die wie beim Monazit Thorium enthalten können. Deshalb gewinnt das Recycling an Bedeutung. Neodym lässt sich aus Magneten alter Festplatten, Motoren und Generatoren zurückholen, bisher geschieht das aber nur in kleinem Umfang.

Den Namen verdankt das Element dem Didym. Carl Auer von Welsbach trennte im Jahr 1885 diesen vermeintlichen Grundstoff in zwei Elemente, von denen das eine Neodym wurde, das griechisch neos didymos heißt, neuer Zwilling. Die Geschichte dazu steht bei Praseodym.

Eigenschaften und Reaktionen

Neodym steht als viertes Lanthanoid in Periode 6. Links davon liegt das Praseodym, rechts das Promethium. Die Elektronenkonfiguration ist [Xe] 4f⁴ 6s², die Elektronegativität beträgt 1,14. Das Metall hat eine Dichte von 7,01 g/cm³, schmilzt bei 1021 °C und siedet bei 3074 °C. Es ist weich, glänzt silbrig und läuft an der Luft an. Die Oxidschicht blättert ab, sodass das Metall immer weiter korrodiert. Mit Wasser reagiert es unter Bildung von Wasserstoff und Neodymhydroxid, in der Kälte langsam und in der Wärme schneller. Man bewahrt es deshalb unter Öl oder Schutzgas auf.

In Verbindungen tritt es meist als dreifach positives Ion auf. Neodymsalze sind rosa bis violett, Neodymoxid ist bläulich-grau.

Die Magnete bestehen aus der Verbindung Nd₂Fe₁₄B. Ihre Stärke entsteht aus dem Zusammenspiel der Partner: Das Eisen sorgt für eine hohe Magnetisierung. Das Neodym sorgt dafür, dass sich diese Magnetisierung nur schwer umkehren lässt. Der Magnet behält also seine Richtung, auch gegen starke äußere Felder. Als Nachteil verlieren die Magnete bei Hitze Kraft und rosten leicht. Deshalb ersetzt man in Motoren einen Teil des Neodyms durch Dysprosium und überzieht die Magnete mit einer Schutzschicht aus Nickel.

Verwendung in Alltag und Technik

Die Magnete wurden Anfang der 1980er Jahre entwickelt und haben viele Geräte kleiner und leichter gemacht. Man findet sie in den Antriebsmotoren von Elektroautos, in den Generatoren vieler Windräder, in Kopfhörern und Lautsprechern, in den Stellmotoren von Festplatten, in Fahrrädern mit Elektroantrieb und in Magnetverschlüssen.

Ein zweites großes Feld ist die Lasertechnik. Der Nd:YAG-Laser verwendet einen Kristall aus Yttrium-Aluminium-Granat, in dem ein kleiner Teil der Yttriumionen durch Neodymionen ersetzt ist. Er sendet infrarotes Licht von 1064 Nanometern Wellenlänge aus. Verdoppelt man die Frequenz, wird das Licht grün. Nach diesem Prinzip arbeiten auch grüne Laserpointer, meist mit einem verwandten Neodym-Kristall. Solche Laser schneiden, schweißen und gravieren Metall, behandeln in der Augenheilkunde den Nachstar und messen Entfernungen. Neodymglas-Laser erzeugen in der Fusionsforschung extrem kurze, energiereiche Lichtblitze.

Neodymglas ist violett, und seine Farbe hängt von der Lichtquelle ab. Bei Tageslicht erscheint es bläulich, bei Glühlampenlicht rötlich violett.

Neodymmagnete verlangen Vorsicht. Große Exemplare springen aufeinander zu und können dabei Finger quetschen. Sie können Datenträger und medizinische Geräte wie Herzschrittmacher stören. Verschluckt ein Kind mehrere kleine Magnete, können sie sich im Darm anziehen und die Darmwand verletzen. Das ist ein medizinischer Notfall.

Kurz gefragt

Welche Ordnungszahl hat Neodym (Nd)?

Häufige Fragen