Didymium - Didymium
Didymium ( griechisch : δίδυμο, Zwillingselement ) ist eine Mischung aus den Elementen Praseodym und Neodym . Es wird in Sicherheitsgläsern für die Glasbläserei und Schmiedekunst verwendet , insbesondere bei einer mit Gas ( Propan ) betriebenen Schmiede , wo es einen Filter bietet , der das gelbliche Licht bei 589 nm, das vom heißen Natrium im Glas emittiert wird , selektiv blockiert , ohne sich nachteilig zu auswirken auf das allgemeine Sehen, im Gegensatz zu dunklen Schweißerbrillen. Das starke Infrarotlicht, das von den überhitzten Schmiedegasen und der Isolierung der Schmiedewände emittiert wird, wird ebenfalls blockiert, wodurch die Augen der Handwerker vor ernsthaften kumulativen Schäden wie dem Grauen Star des Glasbläsers bewahrt werden . Die Nützlichkeit von Didymiumglas für Augenschutz dieser Art wurde von Sir William Crookes entdeckt .
Didymium- Fotofilter werden oft verwendet, um die Herbstlandschaft zu verbessern, indem sie Blätter lebendiger erscheinen lassen. Es tut dies, indem es einen Teil des orangefarbenen Bereichs des Farbspektrums entfernt und als optischer Bandsperrfilter wirkt . Ungefiltert neigt diese Farbgruppe dazu, bestimmte Bildelemente "matschig" erscheinen zu lassen. Diese fotografischen Filter werden auch von Nachtlandschaftsfotografen verwendet, da sie einen Teil der durch Natriumstraßenlaternen verursachten Lichtverschmutzung absorbieren. Didymium wurde auch im Natriumdampfverfahren für matte Arbeiten verwendet, da es die gelbe Farbe absorbieren kann, die durch seine namensgebende Natriumbeleuchtung erzeugt wird .
Didymium wird auch in Kalibriermaterialien für die Spektroskopie verwendet.
Entdeckung
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Didymium wurde 1841 von Carl Mosander entdeckt . Es wurde nach dem griechischen Wort δίδυμο ("Zwilling") benannt, weil es Lanthan und Cer, mit denen es gefunden wurde, sehr ähnlich ist . Mosander glaubte fälschlicherweise, dass Didymium ein Element sei , unter dem Eindruck, dass "Ceria" (manchmal Cerit genannt), das 1803 von Jöns Jakob Berzelius isoliert wurde, in Wirklichkeit eine Mischung aus Cer , Lanthan und Didym war. Er hatte Recht, dass Lanthan ein Element ist, aber nicht mit Didymium. Da die Spektroskopie noch nicht erfunden war, ging es Mosander so gut, wie man es damals erwarten konnte. Seine drei "Elemente" machten mindestens 95 % der Seltenen Erden im ursprünglichen Cerit aus Bastnäs , Schweden aus .
Didymium war nicht schwer zu finden, da es in dreiwertiger Form die Salze von Ceroxid rosa färbte. Während der Zeit, in der Didymium für ein Element gehalten wurde, wurde das Symbol Di dafür verwendet. In der rechts gezeigten Illustration von Mendelejews erstem Versuch, ein Periodensystem zu erstellen, spiegeln die den verschiedenen Lanthaniden, einschließlich Didymium, zugewiesenen Atomgewichte die ursprüngliche Annahme wider, dass sie zweiwertig seien. Ihre tatsächliche Oxidationszahl von 3 impliziert, dass Mendeleev die Atomgewichte für sie um 1 ⁄ 3 unterschätzt hat .
1874 stellte Per Teodor Cleve fest, dass Didymium aus mindestens zwei Elementen besteht. 1879 gelang es Lecoq de Boisbaudran , Samarium aus Didymium zu isolieren , das im nordkarolinischen Samarskit enthalten war . 1885 gelang es Carl Auer von Welsbach dann, Salze der letzten beiden Komponentenelemente, Praseodym und Neodym, zu trennen . Das verwendete Verfahren war eine fraktionierte Kristallisation der Doppel Ammoniumnitraten aus einer Lösung von Salpetersäure .
Welsbach hatte beschlossen, seine beiden neuen Elemente „ Praseodidymium “ („grünes Didymium“) und „ Neodidymium “ („neues Didymium“) zu nennen, doch wurde bald von jedem Namen eine Silbe gestrichen . Trotz der Abkürzung in den Namen der neuen Elemente blieb der ungekürzte Name "Didymium" bestehen, teilweise aufgrund seiner Verwendung als Zutat in Glasbläserbrillen und farbigem Glas. Der Name "Didymium" wurde auch in mineralogischen Texten beibehalten.
Glasherstellung
Während des Ersten Weltkriegs wurden Berichten zufolge Didymiumspiegel verwendet, um Morsecode über Schlachtfelder zu übertragen . Didymium absorbiert nicht genug Licht, um die Variation der Lichtleistung der Lampe offensichtlich zu machen, aber jemand mit einem Fernglas, das richtig an einem Prisma befestigt ist, könnte die Absorptionsbanden ein- und ausschalten sehen.
In den späten 1920er Jahren rekombinierte Leo Moser (Generaldirektor der Glashütte Moser, 1916 bis 1932) Praseodym und Neodym im Verhältnis 1:1 zu seinem "Heliolit"-Glas ("Heliolit" auf Tschechisch ), das farbverändernde Eigenschaften besitzt je nach Lichtquelle zwischen bernsteinfarben, rötlich und grün. Dies war eines von mehreren dekorativen Gläsern mit Seltenerd-Farbstoffen, wobei "Heliolit" und "Alexandrit" die ersten beiden waren, die 1929 von Moser eingeführt wurden. Leo Mosers Papiere im Corning Glass Museum machen deutlich, dass das erste experimentelle Glas schmilzt von Moser mit einer der Seltenen Erden durchgeführt, ereignete sich im November 1927.
Nach einem Jahr Weiterentwicklung wurden die Seltenerdgläser auf der Frühjahrsmesse 1929 in Leipzig mit großem Erfolg vorgestellt. Die Namen Alexandrit und Heliolit wurden im Juni 1929 als Warenzeichen eingetragen. Das frühere Datum von 1925, das manchmal für Seltenerdglas angegeben wird, bezieht sich auf eine Auszeichnung für das Glasdesign, nicht für die Glaszusammensetzung.
Industrielle Nutzung
Der Name "Didymium" wurde in der Seltenerdmetallindustrie weiterhin verwendet. In den USA waren kommerzielle "Didym"-Salze das, was übrig blieb, nachdem Cer aus den aus Monazit gewonnenen Naturstoffen entfernt worden war , und enthielten somit Lanthan sowie Mosanders "Didymium". Eine typische Zusammensetzung könnte 46% Lanthan, 34% Neodym und 11% Praseodym gewesen sein, wobei der Rest hauptsächlich Samarium und Gadolinium war , für Material, das aus südafrikanischem "Gesteinsmonazit" aus der Steenkampskraal-Mine gewonnen wurde .
Typischerweise ist Neodym in Erzen in Monazit in relativer Häufigkeit im Vergleich zu Bastnäsit- Zusammensetzungen höher , und der Unterschied wird deutlich, wenn nicht getrennte Mischungen, die von jedem abgeleitet werden, nebeneinander untersucht werden: die von Monazit abgeleiteten Produkte sind rosafarbener und die aus Bastnäsit gewonnenen Produkte sind aufgrund ihres erhöhten relativen Praseodymgehalts stärker bräunlich. (Der ursprüngliche Cerit aus Bastnäs hat eine Seltenerdzusammensetzung, die der von Monazitsand sehr ähnlich ist.)
Die europäische Verwendung kam Mosanders Konzept näher. Solche an Cer verarmten leichten Lanthanoidmischungen wurden weit verbreitet verwendet, um Katalysatoren zum Kracken von Erdöl herzustellen. Das tatsächliche Verhältnis von Praseodym zu Neodym variiert je nach Quelle des Minerals etwas, liegt aber oft bei etwa 1:3. Neodym dominiert immer, weshalb es die Bezeichnung "neo" erhielt, da es für den größten Teil der Farbe des alten Didymiums in seinen Salzen verantwortlich ist.