Praseodimeste al treilea element lantanid ca abundență în tabelul periodic al elementelor chimice, cu o abundență de 9,5 ppm în scoarță, doar mai mică decâtceriu, ytriu,lantanșiscandiuEste al cincilea element cel mai abundent din pământurile rare. Dar, la fel ca și numele său,praseodimeste un membru simplu și neîmpodobit al familiei pământurilor rare.
CF Auer Von Welsbach a descoperit praseodimul în 1885.
În 1751, mineralogul suedez Axel Fredrik Cronstedt a descoperit un mineral greu în zona minieră Bastnäs, care ulterior a fost numit cerită. Treizeci de ani mai târziu, Vilhelm Hisinger, în vârstă de cincisprezece ani, din familia care deținea mina, i-a trimis mostrele sale lui Carl Scheele, dar acesta nu a descoperit niciun element nou. În 1803, după ce Singer a devenit fierar, s-a întors în zona minieră împreună cu Jöns Jacob Berzelius și a separat un nou oxid, planeta pitică Ceres, pe care au descoperit-o cu doi ani în urmă. Cerita a fost separată independent de Martin Heinrich Klaproth în Germania.
Între 1839 și 1843, chirurgul și chimistul suedez Carl Gustaf Mosander a descoperit căoxid de ceriuera un amestec de oxizi. El a separat alți doi oxizi, pe care i-a numit lantana și didymia „didymia” (care înseamnă „gemeni” în greacă). El a descompus parțialnitrat de ceriuproba prin arderea ei la aer, apoi tratată cu acid azotic diluat pentru a obține oxidul. Metalele care formează acești oxizi sunt, prin urmare, denumitelantanşipraseodim.
În 1885, CF Auer Von Welsbach, un austriac care a inventat învelișul de pânză cu vapori de toriu și ceriu pentru lămpi, a separat cu succes „neodimul praseodim”, „gemenii siamezi”, din care s-au separat sarea verde de praseodim și sarea de neodim de culoare roz, fiind determinate a fi două elemente noi. Unul se numește „Praseodim”, care provine din cuvântul grecesc prason, care înseamnă compus verde, deoarece o soluție de apă sărată de praseodim va prezenta o culoare verde strălucitor; celălalt element se numește „…”Neodim„Separarea cu succes a «gemenilor siamezi» le-a permis să își etaleze talentele în mod independent.”
Metal alb-argintiu, moale și ductil. Praseodim are o structură cristalină hexagonală la temperatura camerei. Rezistența la coroziune în aer este mai mare decât cea a lantanului, ceriului, neodimului și europiului, dar atunci când este expus la aer, se produce un strat de oxid negru fragil, iar o mostră de praseodim metalic de un centimetru se corodează complet în aproximativ un an.
Ca majoritateaelemente de pământuri rare, praseodimul este cel mai probabil să formeze o stare de oxidare a+3, care este singura sa stare stabilă în soluții apoase. Praseodimul există în starea de oxidare a+4 în unii compuși solizi cunoscuți și, în condiții de separare a matricei, poate atinge o stare de oxidare +5 unică printre elementele lantanide.
Ionul apos de praseodim este chartreuse, iar multe utilizări industriale ale praseodimului implică capacitatea sa de a filtra lumina galbenă din sursele de lumină.
Schema electronică a praseodimului
Emisii electronice:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f3
Cei 59 de electroni ai praseodimului sunt aranjați ca [Xe] 4f36s2. Teoretic, toți cei cinci electroni exteriori pot fi utilizați ca electroni de valență, dar utilizarea tuturor celor cinci electroni exteriori necesită condiții extreme. În general, praseodimul emite doar trei sau patru electroni în compușii săi. Praseodimul este primul element lantanid cu o configurație electronică conformă principiului Aufbau. Orbitalul său 4f are niveluri de energie mai scăzute decât orbitalul 5d, ceea ce nu este aplicabil lantanului și ceriului, deoarece contracția bruscă a orbitalului 4f nu are loc decât după lantan și nu este suficientă pentru a evita ocuparea stratului 5d în ceriu. Cu toate acestea, praseodimul solid prezintă o configurație [Xe] 4f25d16s2, în care un electron din stratul 5d seamănă cu toate celelalte elemente lantanide trivalente (cu excepția europiului și yterbiului, care sunt divalente în stări metalice).
Ca majoritatea elementelor lantanide, praseodimul folosește de obicei doar trei electroni ca electroni de valență, iar electronii 4f rămași au un efect puternic de legare: acest lucru se datorează faptului că orbita 4f trece prin miezul inert de xenon al electronului pentru a ajunge la nucleu, urmată de 5d și 6s, și crește odată cu creșterea sarcinii ionice. Cu toate acestea, praseodimul poate continua să piardă al patrulea și chiar ocazional al cincilea electron de valență, deoarece apare foarte devreme în sistemul lantanidelor, unde sarcina nucleară este încă suficient de mică, iar energia substratului 4f este suficient de mare pentru a permite îndepărtarea mai multor electroni de valență.
Praseodim și toate elementele lantanide (cu excepțialantan, yterbiuşilutețiu, nu există electroni 4f nepereche) sunt paramagnetism la temperatura camerei. Spre deosebire de alte metale de pământuri rare care prezintă o ordonare antiferomagnetică sau feromagnetică la temperaturi scăzute, praseodimul este paramagnetism la toate temperaturile peste 1K
Aplicarea praseodimului
Praseodimul este utilizat în mare parte sub formă de pământuri rare mixte, cum ar fi ca agent de purificare și modificare pentru materiale metalice, catalizatori chimici, pământuri rare agricole și așa mai departe.Praseodim neodimeste cea mai similară și dificil de separat pereche de elemente de pământuri rare, care este dificil de separat prin metode chimice. Producția industrială utilizează de obicei metode de extracție și schimb de ioni. Dacă sunt utilizate în perechi sub formă de praseodim îmbogățit cu neodim, caracteristicile lor comune pot fi utilizate pe deplin, iar prețul este, de asemenea, mai mic decât produsele cu un singur element.
Aliaj de praseodim și neodim(praseodim (neodim metalic)a devenit un produs independent, care poate fi utilizat atât ca material magnetic permanent, cât și ca aditiv de modificare pentru aliajele metalice neferoase. Activitatea, selectivitatea și stabilitatea catalizatorului de cracare a petrolului pot fi îmbunătățite prin adăugarea de concentrat de praseodim-neodim în sita moleculară zeolitică Y. Ca aditiv de modificare a plasticului, adăugarea de îmbogățire cu praseodim-neodim la politetrafluoroetilenă (PTFE) poate îmbunătăți semnificativ rezistența la uzură a PTFE.
Pământ rarMaterialele cu magneți permanenți sunt cel mai popular domeniu de aplicații pentru pământuri rare în prezent. Praseodimul în sine nu este un material remarcabil pentru magneți permanenți, dar este un element sinergic excelent care poate îmbunătăți proprietățile magnetice. Adăugarea unei cantități adecvate de praseodim poate îmbunătăți eficient performanța materialelor cu magneți permanenți. De asemenea, poate îmbunătăți performanța antioxidantă (rezistența la coroziunea aerului) și proprietățile mecanice ale magneților și a fost utilizat pe scară largă în diverse dispozitive electronice și motoare.
Praseodim poate fi utilizat și pentru șlefuirea și lustruirea materialelor. După cum știm cu toții, pulberea de lustruire pe bază de ceriu pur este de obicei galben deschis, fiind un material de lustruire de înaltă calitate pentru sticla optică și a înlocuit pulberea roșie de oxid de fier, care are o eficiență scăzută de lustruire și poluează mediul de producție. Oamenii au descoperit că praseodimul are proprietăți bune de lustruire. Pulberea de lustruire pe bază de pământuri rare care conține praseodim va apărea de culoare maro-roșiatică, cunoscută și sub numele de „pulbere roșie”, dar această culoare roșie nu este oxid de fier roșu, ci datorită prezenței oxidului de praseodim, culoarea pulberii de lustruire pe bază de pământuri rare devine mai închisă. Praseodimul a fost utilizat și ca un nou material de șlefuire pentru a produce pietre de șlefuit din corindon care conțin praseodim. Comparativ cu alumina albă, eficiența și durabilitatea pot fi îmbunătățite cu peste 30% la șlefuirea oțelului structural carbon, a oțelului inoxidabil și a aliajelor de temperatură înaltă. Pentru a reduce costurile, materialele îmbogățite cu praseodim neodim au fost adesea folosite ca materii prime în trecut, de unde și denumirea de piatră de șlefuit praseodim neodim corindon.
Cristalele de silicat dopate cu ioni de praseodim au fost utilizate pentru a încetini impulsurile luminoase la câteva sute de metri pe secundă.
Adăugarea de oxid de praseodim la silicatul de zirconiu va căpăta o culoare galbenă strălucitoare și poate fi utilizat ca pigment ceramic – galben de praseodim. Galbenul de praseodim (ZrO2-Pr6Oll-SiO2) este considerat cel mai bun pigment ceramic galben, care rămâne stabil până la 1000 ℃ și poate fi utilizat pentru procese unice sau de reardere.
Praseodim este utilizat și ca și colorant pentru sticlă, cu culori bogate și un potențial mare de piață. Se pot produce produse din sticlă verde praz cu culori verde praz strălucitor și verde ceapă verde, care pot fi utilizate pentru a produce filtre verzi, dar și pentru sticlă artizanală. Adăugarea de oxid de praseodim și oxid de ceriu în sticlă poate fi utilizată ca ochelari de protecție pentru sudură. Sulfura de praseodim poate fi utilizată și ca și colorant verde pentru plastic.
Data publicării: 29 mai 2023