Neodymium uit harde schijfmagneten

Alle discussies over de experimenten in "Uitgevoerde experimenten". Alleen discussies over de experimenten toegestaan.
spidey
Kobalt
Posts: 1367
Joined: 16 Jan 2009, 23:58
Chemistry interests: Inorganic
Location: Amsterdam

Re: Neodymium uit harde schijfmagneten

Post by spidey » 30 May 2009, 15:20

Ik denk dat er nog wel wat organische verbindingen zijn waarmee het ook kan. Alleen zullen deze waarschijnlijk geen betere resultaten geven. Het gaat om het verschil in oplosbaarheid tussen ijzer(III) en neodymium(III) van het gevormde zout. Bij oxaalzuur zit er een factor van ongeveer 50000 tussen de beide oplosbaarheden.
Als je een ander zuur wilt proberen, vermoed ik dat je weer op een bidentaat zuur gaat uitkomen, om goede oplosbaarheidsverschillen te krijgen.

spidey
Kobalt
Posts: 1367
Joined: 16 Jan 2009, 23:58
Chemistry interests: Inorganic
Location: Amsterdam

Re: Neodymium uit harde schijfmagneten

Post by spidey » 01 Jun 2009, 01:55

Het bruine thermolyseproduct is waarschijnlijk een oxide, geen carbonaat
Het lijkt me niet dat er enige twijfel bestaat over de vraag of het een Nd-verbinding betreft. De vraag is alleen: welke?
Ik heb een deel van het bruine poeder opgelost in zoutzuur, wat een heldere oplossing geeft. Aan deze oplossing heb ik een overmaat soda toegevoegd, wat leidt tot een licht roze (bijna wit) neerslag. Dit duidt er dus op dat Nd2(CO3)3 wit-roze van kleur is. Bij drogen op een graad of 150 van het gewassen neerslag, ontstaat er een lichtrose poeder, niet te onderscheiden van het oxalaat. Bij verhitten tot donkerroodgloed, vindt er thermolyse plaats waarbij weer het terracotta bruine poeder wordt gevormd, net als bij thermolyse van het oxalaat.

Oplosgedrag van het bruine poeder
Het eerder genoemde oplossen onder bruisen van het bruine poeder wordt denk ik verklaard door een wat te hoge concentratie aan zuur. In 30% HCl is het bruisen beperkt; in het sterkere H2SO4 gaat het aanvankelijk veel ruiger te keer. Bij toevoegen van meer poeder wordt de reactie rustiger en ontstaat er minder gas. Ook blijft het poeder niet aan de oppervlakte drijven door de gasontwikkeling. Ik vermoed daarom dat de gasontwikkeling door koken van de vloeistof wordt veroorzaakt indien het poeder erop blijft drijven.
Verder kan het zijn dat het oxide een gemengd oxide is, deels 2-waardig deels 3-waardig. Daarbij ontstaat dan een kleine hoeveelheid waterstof. Deze aanname is nodig om ook de rustige gasontwikkeling van het poeder op de bodem van de reageerbuis te verklaren. Het zijn met name de grotere brokjes van het gethermolyseerde product die op de bodem van de buis blijven liggen, die voor de rustige gasontwikkeling zorgen. Deze zijn ook wat donkerder van kleur dan het fijne poeder.

Toch fascineert het me dat hieruit gasontwikkeling ontstaat. En dat zowel in HCl als in H2SO4, ook bij afnemende concentraties. Dus het lijkt wel echt een eigenschap van het bruine poeder te zijn.

Jor
Zwavel
Posts: 562
Joined: 13 Jan 2009, 00:20
Chemistry interests: --------------
Contact:

Re: Neodymium uit harde schijfmagneten

Post by Jor » 02 Jun 2009, 12:08

Welke concentratie was het zwavelzuur? Ik zie geen rede dat zwavelzuur een veel heftigere reactie geeft dan zoitzuur bij dergelijke hoge concentraties. Als het een Nd(II)-verbinding is wordt het misschien door het zwavelzuur geoxideerd, waarbij SO2 ontstaat.

Je zou misschien ipv oxalaten , formiaten kunnen gebruiken, al denk ik dat deze meestal wel goed oplosbaar zijn. Formiaat zouten ontleden wel volgens mij bij hoge temperaturen, tot water, CO2 en CO, maar dit weet ik niet zeker.

spidey
Kobalt
Posts: 1367
Joined: 16 Jan 2009, 23:58
Chemistry interests: Inorganic
Location: Amsterdam

Re: Neodymium uit harde schijfmagneten

Post by spidey » 03 Jun 2009, 18:04

Die reactie met zwavelzuur zou op zich kunnen. De concentratie was rond de 30%, schat ik. Ik had 2 ml H2SO4 (96%) in de buis gepipetteerd, waar ongeveer 2 cm water in stond. Het Nd-oxide kwam deels aan de wand van de buis waar nog wat onverdund H2SO4 zat. Daar ontstond een beetje wit spul, maar bruiste het niet. In het zuur onderin gebeurde dit wel.
Ik zal het in het weekend nog eens herhalen en dan onverdund zwavelzuur gebruiken. Eens zien wat daarmee gebeurt.

User avatar
woelen
Kobalt
Posts: 1300
Joined: 13 Jan 2009, 20:05
Chemistry interests: --------------
Location: Groningen
Contact:

Re: Neodymium uit harde schijfmagneten

Post by woelen » 03 Jun 2009, 21:24

Zou dat gas zuurstof kunnen zijn? Misschien ontstaat door dat sterkere verhitten wel NdO2 wat oplost onder vorming van Nd(3+) ionen en zuurstof. Dit is maar een theorie van mij, maar er zijn oxiden, die aan lucht extra zuurstof kunnen opnemen.
The art of wondering makes life worth living...
Want to wonder? http://www.oelen.net/science

spidey
Kobalt
Posts: 1367
Joined: 16 Jan 2009, 23:58
Chemistry interests: Inorganic
Location: Amsterdam

Re: Neodymium uit harde schijfmagneten

Post by spidey » 05 Jun 2009, 10:53

Dat zou ook nog kunnen. Ik ben in de boeken geen Nd(IV) verbindingen tegengekomen, dus dan wordt het een type binding als in Na2O2, dus O-O.
Hoe zou ik dit kunnen aantonen waarbij er niet enorme hoeveelheden Nd-oxalaat nodig zijn? Ik heb nog een kleine 10 gram ter beschikking, in totaal.

spidey
Kobalt
Posts: 1367
Joined: 16 Jan 2009, 23:58
Chemistry interests: Inorganic
Location: Amsterdam

Re: Neodymium uit harde schijfmagneten

Post by spidey » 11 Jul 2009, 17:40

Ik vind zojuist deze link.
Hier wordt melding gemaakt van het bestaan van de verbinding Nd6O11. Zeer waarschijnlijk is dit het oxide dat ik heb gevormd door calcinatie.
Er wordt tussenliggend het blauwe Nd2O3 gevormd, maar bij hogere temperaturen wordt dit omgezet naar Nd2O5 en/of Nd6O11, zie hier.

Folow-up van het experiment: een tweede batch, die ik later maakte, was meer roze van kleur dan de eerste. Ik vroeg me af waarom. Was er in de tweede magneet erbium aanwezig, waardoor het oxide meer rose was dan dat van neodymium?

Na wat experimenten doen was mijn conclusie: nee.
Een experiment dat dit bewijst, is het oplossen van het Nd-oxide in salpeterzuur. Hierbij is de gevormde oplossing mauve-violet van kleur, terwijl opgelost erbiumoxide (Er2O3) een oplossing geeft met de karakteristieke roze erbiumkleur:
Image

In de eerste batch van het experiment is het Nd-oxalaat (zeer waarschijnlijk) een beetje te sterk verhit, waardoor het verontreinigd is geraakt met het blauwe Nd2O3. Als gevolg van de menging met het roze Nd-oxalaat, lijkt dit "oxalaat" witter dan het oxalaat uit de tweede batch.
Onder TL licht heeft de eerste batch een blauwe zeem, terwijl de tweede roze blijft.

(Omdat ik dit nog een wezenlijke toevoeging vind aan het epxeriment, heb ik een update aan het experiment toegevoegd.)

User avatar
Wouter
Krypton
Posts: 1982
Joined: 02 Aug 2008, 01:47
Chemistry interests: Organic
Location: Groesbeek, Gelderland
Contact:

Re: Neodymium uit harde schijfmagneten

Post by Wouter » 11 Jul 2009, 23:10

Interessant. Ik krijg binnenkort een lading oude harde schijven binnen voor dit doel, ik zal proberen je experimenten te herhalen :)
Organisch chemicus

User avatar
woelen
Kobalt
Posts: 1300
Joined: 13 Jan 2009, 20:05
Chemistry interests: --------------
Location: Groningen
Contact:

Re: Neodymium uit harde schijfmagneten

Post by woelen » 03 Oct 2009, 18:11

Ik heb nu 99.9% neodymium oxide en heb een paar heel bijzondere dingen ontdekt. In verdund zoutzuur en salpeterzuur lost Nd2O3 (een lichtgrijs poeder) op met een prachtige zachtlavendel kleurtje, mooi roze met een blauwige weerschijn.

Als je het oplost in verdund zwavelzuur dan krijg je een gelig/groene oplossing (onder spaarlamplicht), een grijzige oplossing (onder TL-licht) en een roze oplossing in daglicht en dieper roze bij gloeilamplicht.

Nog een andere leuke observatie is dat neodymiumsulfaat vrijwel onoplosbaar is in kokend heet water en vrij goed in koud water. Als je het oxide toevoegt aan 10% zwavelzuur, dan lost het op, maar met enige moeite (moeizamer dan in verdund HCl of HNO3). Bij verhitten krijg je het oxide uiteindelijk helemaal opgelost, maar echt helder wordt de vloeistof niet. Bij sterker verhitten ontstaat een lichtroze kristallijne massa, een beetje gelijkend op mangaan(II)chloride 4-hydraat. De vloeistof er boven wordt lichtgeel onder TL-licht (bruin/roze bij daglicht). Als je de kristallijne massa oplost in wat koud water, dan krijg je een zwak grijs/lavendel oplossing onder TL-licht, welke prachtig roze is bij daglicht.
The art of wondering makes life worth living...
Want to wonder? http://www.oelen.net/science

spidey
Kobalt
Posts: 1367
Joined: 16 Jan 2009, 23:58
Chemistry interests: Inorganic
Location: Amsterdam

Re: Neodymium uit harde schijfmagneten

Post by spidey » 05 Oct 2009, 10:21

Misschien kun je een foto posten van de kleur van je sulfaat oplossing onder TL licht en daglicht?
Ik krijg het gevoel dat jouw oplossing onder TL licht anders kleurt dan de mijne. Ik vermoed dat dit komt door de kleur van je TL lamp.

Dat verschil in oplosbaarheid is inderdaad heel behoorlijk. Met name in kokend water is de oplosbaarheid slecht. Net als bij praseodymiumsulfaat, trouwens.
Is jouw ervaring ook dat het maken van een geconcentreerde oplossing bij lage temperatuur veel tijd kost? Nd-sulfaat lost bij mij in koud water heel langzaam op als de oplossing al een ruime hoveelheid opgelost Nd-sulfaat bevat.

Weet iemand trouwens een beschrijving ergens op het net van hoe je een spectrometer kunt bouwen? Het lijkt me erg leuk om spectra te meten in het visuele gebied. Volgens mij is dit ook een geweldige analysetechniek.
Last edited by spidey on 23 Dec 2009, 15:08, edited 1 time in total.

spidey
Kobalt
Posts: 1367
Joined: 16 Jan 2009, 23:58
Chemistry interests: Inorganic
Location: Amsterdam

Re: Neodymium uit harde schijfmagneten

Post by spidey » 23 Dec 2009, 15:08

Eerder in deze discussie ging het over de vraag wat het bruine oxide nu precies is. We hebben het gehouden op Nd6O11, in analogie met Pr6O11 en hiervan is ook op het internet een aantal meldingen te vinden.
Op het Amerikaanse forum is er ook discussie over deze stof ontstaan en daar wordt gesuggereerd dat een dergelijk oxide alleen wordt gevormd door de aanwezigheid van praseodymium. Dit is om twee redenen aannemelijk:
1) De scheiding van Nd en Pr is lastig;
2) Voor goed werkende magneten is een hoge zuiverheid van Nd mbt Pr niet nodig. Ook als er een redelijke hoeveelheid Pr in aanwezig is, is de magneet nog heel sterk.
Aangezien het Nd gewonnen is uit magneten, is de kans dus heel groot dat er nog Pr in aanwezig is.

Nu wordt er op sciencemadness gesuggereerd dat het Pr mogelijk van het Nd is te scheiden doordat Pr6O11 niet zou oplossen in 5% azijnzuur en Nd-oxides wel. De verwijzing is naar een artikel dat met behulp van 5% azijnzuur scheiding maakt tussen PrO2 en Pr2O3. Zodoende zou dus het Pr6O11 af te breken zijn in een III-oxide en een IV-oxide, doordat volgens het artikel Pr2O3 oplost in 5% azijnzuur en PrO2 niet.

Ik heb mijn laatste Nd-oxalaat gecalcineerd en daarbij ontstond weer het bruine product. Dit heb ik opgelost in 5% HAc en alles lost op; er blijft geen residu van PrO2 achter. Dit kan 3 dingen betekenen:
1) Al het Pr blijft in de +3 toestand (mogelijk gaat het Nd nu in +IV, maar niet waarschijnlijk). Het bruine oxide is in dit geval een mengsel van Pr2O3 en een Nd-oxide;
2) Het Pr is op deze manier niet te scheiden uit het bruine oxide, omdat het verschil in oplosbaarheid terug te voeren is op een verschil in kristalstructuur tussen Pr2O3 en PrO2. Deze PrO2-kristalstructuur wordt in mengoxides met Nd niet gevormd;
3) Er is geen Pr aanwezig in het bruine oxide. Dit zou kunnen, mits ijzer in staat is om aanleiding te geven tot het bruine oxide. Veel ijzer zit er niet meer in, maar een beetje (naar schatting 1 à 2%) zit er nog wel in.

Overigens is het niet meer dan logisch dat Pr en Nd langs deze weg niet van elkaar te scheiden zijn, omdat men anders wellicht geen polymere ionenwisselars zou gebruiken om deze elementen van elkaar te scheiden, maar gewoon een beetje azijnzuur. (Scheidt een berg, kost een beetje ;) )

User avatar
Reap
Argon
Posts: 681
Joined: 15 Sep 2011, 16:03
Chemistry interests: Inorganic
Location: Regio Eindhoven

Re: Neodymium uit harde schijfmagneten

Post by Reap » 24 Dec 2011, 17:38

Leuk om te lezen spidey.
Ik heb alleen de magneet opgelost in H2SO4 en ik kreeg wat oplosbaarheids problemen.
Dus heb ik het afgefiltreerd en wat er nog over was van de magneet in HCl opgelost.

Ik wilde oorspronkelijk de sulfaten scheiden door verschil in oplosbaarheid. Maar ik zie dat jij voor oxaalzuur hebt gekozen, wat is de gedachte erachter, hoe kwam je erbij?
Bijvoorbeeld jij maakt het oxide, maar ik wil graag sulfaat en chloride hebben.

Edit:
Ik heb zojuist wat aceton aan het mengsel van Nd3+(aq) Fe3+(aq) C2H2O4(aq) H+ (aq) Cl- (aq) en Nd2(C2O4)3(s) toegevoegd om te spoelen. (terug gekeken had ik dit natuurlijk gewoon met water kunnen doen, maar aceton droogt sneller :p )
Het zooitje in het bekerglas is bijna oplichtend groen geworden. Ik vraag me af hoe dit komt.

spidey
Kobalt
Posts: 1367
Joined: 16 Jan 2009, 23:58
Chemistry interests: Inorganic
Location: Amsterdam

Re: Neodymium uit harde schijfmagneten

Post by spidey » 26 Dec 2011, 01:16

Neerslaan met oxaalzuur geeft een min of meer kwantitatieve opbrengst. Met sulfaat is het net iets minder.

Een ander voordeel is dat je vanuit het oxide (calcinatie oxalaat) vrijwel alles kan maken, zonder dat er wat sulfaat blijft hangen. (Als je bijvoorbeeld uit het sulfaat het hydroxide wilt neerslaan, ontstaat er een basisch sulfaat dat neerslaat. In hoeverre de laatste sulfaat groepen bij hoge pH ook worden vervangen, weet ik niet.)

Chloride is trouwens lastig kristallijn te verkrijgen. Ik meen dat het met vacuumdestillatie gaat, maar dat er bij STP hydrolyse optreedt.

User avatar
Reap
Argon
Posts: 681
Joined: 15 Sep 2011, 16:03
Chemistry interests: Inorganic
Location: Regio Eindhoven

Re: Neodymium uit harde schijfmagneten

Post by Reap » 26 Dec 2011, 13:58

Oke goed om te weten!

Maar ik vraag me af of jij dat van aceton zou kunnen bevestigen of ontkrachten in een reageerbuisje.
Ik denk dat ik misschien nog vervuilingen van Fe2+ ionen heb.

spidey
Kobalt
Posts: 1367
Joined: 16 Jan 2009, 23:58
Chemistry interests: Inorganic
Location: Amsterdam

Re: Neodymium uit harde schijfmagneten

Post by spidey » 26 Dec 2011, 18:52

Wat moet er bevestigd worden, dan? Dat je een groene verbinding krijgt tussen Fe2+ en aceton?

Ik heb al mijn Nd-spullen keurig opgeruimd nu, en wil daar nu net mee aan de slag. Ben bezig met de bouw van een waterstofgenerator, wat nogal wat voeten in de aarde heeft. Daarnaast nog een synthese van BaCl2, waarover later nog een write-up komt.

Post Reply

Who is online

Users browsing this forum: No registered users and 4 guests