Praseodimiueste al treilea cel mai abundent element lantanid din tabelul periodic al elementelor chimice, cu o abundență de 9,5 ppm în crustă, doar mai mică decâtceriu, ytriu,lantan, șiscandiu.Este al cincilea element cel mai abundent din pământurile rare.Dar la fel ca numele lui,praseodimiueste un membru simplu și neîmpodobit al familiei pământurilor rare.
CF Auer Von Welsbach a descoperit praseodimiul în 1885.
În 1751, mineralogul suedez Axel Fredrik Cronstedt a găsit un mineral greu în zona minieră din Bastnä s, care mai târziu a fost numit cerit.Treizeci de ani mai târziu, Vilhelm Hisinger, în vârstă de cincisprezece ani, din familia care deținea mina, i-a trimis mostrele 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 cu J ö ns Jacob Berzelius și a separat un nou oxid, planeta pitică Ceres, pe care au descoperit-o în urmă cu doi ani.Ceria 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 lanthana și didymia „didymia” (însemnând „gemeni” în greacă).El a descompus parțialnitrat de ceriuprobă prăjindu-l în aer, apoi tratat-o cu acid azotic diluat pentru a obține oxidul.Prin urmare, metalele care formează acești oxizi sunt numitelantanșipraseodimiu.
În 1885, CF Auer Von Welsbach, un austriac care a inventat capacul din tifon pentru lampă cu vapori de toriu ceriu, a separat cu succes „neodimul de praseodim”, „gemenii uniți”, din care sarea de praseodim verde și sarea de neodim de culoare trandafir au fost separate și stabilite a fi două elemente noi.Unul este numit „Praseodimiu”, care provine din cuvântul grecesc prason, adică compus verde deoarece o soluție de apă sărată cu praseodim va prezenta o culoare verde strălucitor;Celălalt element se numește „Neodim„.Separarea cu succes a „gemenilor uniți” le-a permis să-și manifeste talentele în mod independent.
Metal alb argintiu, moale și ductil.Praseodimiul are o structură cristalină hexagonală la temperatura camerei.Rezistența la coroziune în aer este mai puternică decât cea a lantanului, ceriului, neodimului și europiului, dar atunci când este expus la aer, se produce un strat de oxid negru fragil și o probă de praseodim metal de dimensiunea unui centimetru se corodează complet în aproximativ un an.
Ca majoritateaelemente de pământuri rare, praseodimiul este cel mai probabil să formeze o stare de oxidare +3, care este singura sa stare stabilă în soluții apoase.Praseodimiul există într-o stare de oxidare +4 în unii compuși solizi cunoscuți și, în condiții de separare a matricei, poate atinge o stare de oxidare unică +5 printre elementele lantanide.
Ionul apos de praseodim este chartreuse, iar multe utilizări industriale ale praseodimiului implică capacitatea sa de a filtra lumina galbenă în sursele de lumină.
Aspect electronic praseodim
Emisii electronice:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f3
Cei 59 de electroni ai praseodimiului sunt aranjați ca [Xe] 4f36s2.Teoretic, toți cei cinci electroni exteriori pot fi folosiți ca electroni de valență, dar utilizarea tuturor celor cinci electroni exteriori necesită condiții extreme.În general, praseodimiul emite doar trei sau patru electroni în compușii săi.Praseodimiul este primul element lantanid cu o configurație electronică care respectă principiul 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 învelișului 5d în ceriu.Cu toate acestea, praseodimiul solid prezintă o configurație [Xe] 4f25d16s2, în care un electron din învelișul 5d seamănă cu toate celelalte elemente lantanide trivalente (cu excepția europiului și itterbiului, care sunt divalente în stări metalice).
La fel ca majoritatea elementelor lantanide, praseodimiul folosește de obicei doar trei electroni ca electron de valență, iar electronii 4f rămași au un efect de legare puternic: acest lucru se datorează faptului că orbita 4f trece prin miezul xenon inert al electronului pentru a ajunge la nucleu, urmată de 5d și 6s. și crește odată cu creșterea sarcinii ionice.Cu toate acestea, praseodimiul poate continua să piardă al patrulea și chiar ocazional al cincilea electron de valență, deoarece apare foarte devreme în sistemul lantanidic, unde sarcina nucleară este încă suficient de scăzută, iar energia subshell 4f este suficient de mare pentru a permite îndepărtarea mai mult electron de valență.
Praseodimiu și toate elementele lantanide (cu excepțialantan, iterbiușilutețiu, nu există electroni 4f nepereche) sunt paramagnetism la temperatura camerei.Spre deosebire de alte metale pământuri rare care prezintă o ordonare antiferomagnetică sau feromagnetică la temperaturi scăzute, praseodimiul este paramagnetism la toate temperaturile peste 1K
Aplicarea praseodimiului
Praseodimiul este utilizat în cea mai mare parte sub formă de pământuri rare amestecate, 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 asemănătoare și dificil de separat pereche de elemente de pământ rare, care este dificil de separat prin metode chimice.Producția industrială folosește de obicei metode de extracție și schimb de ioni.Dacă sunt folosite în perechi sub formă de neodim praseodim îmbogățit, comunitatea lor poate fi utilizată pe deplin, iar prețul este, de asemenea, mai ieftin decât produsele cu un singur element.
Aliaj praseodim neodim(praseodim neodim metal)a devenit un produs independent, care poate fi folosit atât ca material cu magnet permanent, cât și ca aditiv de modificare pentru aliajele de metale neferoase.Activitatea, selectivitatea și stabilitatea catalizatorului de cracare a petrolului pot fi îmbunătățite prin adăugarea de concentrat de praseodim neodim în sita moleculară de zeolit Y.Ca aditiv de modificare a plasticului, adăugarea de îmbogățire cu praseodim neodim la politetrafluoretilenă (PTFE) poate îmbunătăți semnificativ rezistența la uzură a PTFE.
Pamant rarMaterialele cu magnet permanenți sunt cel mai popular domeniu de aplicații ale pământurilor rare astăzi.Praseodimiul singur nu este remarcabil ca material cu magnet permanent, dar este un element sinergic excelent care poate îmbunătăți proprietățile magnetice.Adăugarea unei cantități adecvate de praseodim poate îmbunătăți eficient performanța materialelor cu magnet permanenți.De asemenea, poate îmbunătăți performanța antioxidantă (rezistența la coroziune a aerului) și proprietățile mecanice ale magneților și a fost utilizat pe scară largă în diferite dispozitive electronice și motoare.
Praseodimiul poate fi folosit și pentru șlefuirea și lustruirea materialelor.După cum știm cu toții, pulberea de lustruit pe bază de ceriu pur este de obicei galben deschis, care este 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 praseodimiul are proprietăți bune de lustruire.Pulberea de lustruit pământuri rare care conține praseodim va apărea maro roșcat, cunoscută și sub denumirea de „pulbere roșie”, dar această culoare roșie nu este roșu oxid de fier, dar datorită prezenței oxidului de praseodim, culoarea pulberii de lustruit pământuri rare devine mai închisă.Praseodimiul a fost, de asemenea, folosit ca material de măcinat nou pentru a face roți de șlefuit corindon care conțin praseodim.În comparație cu alumina albă, eficiența și durabilitatea pot fi îmbunătățite cu mai mult de 30% atunci când măcinați oțel structural carbon, oțel inoxidabil și aliaje la temperatură înaltă.Pentru a reduce costurile, materialele îmbogățite cu praseodim neodim au fost adesea folosite ca materii prime în trecut, de unde și denumirea roată de șlefuit cu praseodim neodim corindon.
Cristale de silicat dopate cu ioni de praseodim au fost folosite pentru a încetini pulsurile de lumină la câteva sute de metri pe secundă.
Adăugarea de oxid de praseodim la silicatul de zirconiu va deveni galben strălucitor și poate fi folosit ca pigment ceramic – galben de praseodim.Galbenul de praseodim (Zr02-Pr6Oll-Si02) este considerat cel mai bun pigment ceramic galben, care rămâne stabil la până la 1000 ℃ și poate fi utilizat pentru procese de o singură dată sau de reaprindere.
Praseodimiul este folosit și ca colorant pentru sticlă, cu culori bogate și piață cu potențial mare.Pot fi produse produse din sticlă verde praseodimiu cu culori strălucitoare de verde praz și verde șapte, care pot fi utilizate pentru producerea de filtre verzi și, de asemenea, pentru sticlă de artă și meșteșuguri.Adăugarea de oxid de praseodim și oxid de ceriu în sticlă poate fi folosită ca ochelari de protecție pentru sudare.Sulfura de praseodim poate fi folosită și ca colorant de plastic verde.
Ora postării: 29-mai-2023