Prazeodímiuma kémiai elemek periódusos rendszerében a harmadik leggyakrabban előforduló lantanid elem, a kéregben 9,5 ppm-es abundanciával, ami csak alacsonyabb, mintcérium, ittrium,lantán, ésskandium. Ez az ötödik legnagyobb mennyiségben előforduló elem a ritkaföldfémekben. De akárcsak a neve,prazeodímiuma ritkaföldfémek családjának egyszerű és dísztelen tagja.
CF Auer Von Welsbach 1885-ben fedezte fel a prazeodímiumot.
1751-ben Axel Fredrik Cronstedt svéd ásványkutató egy nehéz ásványt talált a Bastn ä bányászat területén, amelyet később ceritnek neveztek el. Harminc évvel később a tizenöt éves Vilhelm Hisinger, a bányatulajdonos családból elküldte mintáit Carl Scheele-nek, de ő nem fedezett fel új elemeket. 1803-ban, miután Singer kovács lett, J ö ns Jacob Berzeliusszal visszatért a bányászat területére, és egy új oxidot, a Ceres törpebolygót választottak el egymástól, amelyet két éve fedeztek fel. Ceriát Martin Heinrich Klaproth önállóan választotta el Németországban.
1839 és 1843 között Carl Gustaf Mosander svéd sebész és vegyész felfedezte, hogycérium-oxidoxidok keveréke volt. Elválasztott két másik oxidot, amelyeket lantánának és didímiának „didímiának” nevezett (a görögül „ikreket” jelent). Részben lebontotta acérium-nitrátlevegőn pörkölve, majd híg salétromsavval kezelve kapjuk az oxidot. Az ezeket az oxidokat alkotó fémeket ezért nevezik ellantánésprazeodímium.
1885-ben egy osztrák CF Auer Von Welsbach, aki feltalálta a tórium-cérium gőzlámpa gézburkolatát, sikeresen leválasztotta a „praseodímium neodímiumot”, az „összekapcsolt ikreket”, amelyekből elkülönítették a zöld prazeodímium sót és a rózsa színű neodímium sót, és meghatározták, hogy két új elem. Az egyik neve „prazeodímium”, amely a görög prason szóból származik, ami zöld vegyületet jelent, mivel a prazeodímium sós víz oldata élénkzöld színű lesz; A másik elem neve „Neodímium“. Az „együtt ikrek” sikeres elválasztása lehetővé tette számukra, hogy önállóan is megmutassák tehetségüket.
Ezüst fehér fém, puha és rugalmas. A praseodímium szobahőmérsékleten hatszögletű kristályszerkezetű. A levegőben a korrózióállóság erősebb, mint a lantáné, a cériumé, a neodímiumé és az európiumé, de levegővel érintkezve törékeny fekete-oxid réteg képződik, és egy centiméter méretű prazeodímium fémminta körülbelül egy éven belül teljesen korrodálódik.
Mint a legtöbbritkaföldfém elemek, a prazeodímium nagy valószínűséggel +3 oxidációs állapotot hoz létre, ami az egyetlen stabil állapota vizes oldatokban. A praseodímium néhány ismert szilárd vegyületben +4 oxidációs állapotban van, és mátrix elválasztási körülmények között egyedülálló +5 oxidációs állapotot érhet el a lantanid elemek között.
A vizes prazeodímium ion chartreuse, és a prazeodímium számos ipari felhasználása magában foglalja azt a képességét, hogy megszűri a sárga fényt a fényforrásokban.
Praseodímium elektronikus elrendezés
Elektronikus kibocsátás:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f3
A prazeodímium 59 elektronja [Xe] 4f36s2-ként van elrendezve. Elméletileg mind az öt külső elektron használható vegyértékelektronként, de mind az öt külső elektron használata extrém körülményeket igényel. Általában a prazeodímium csak három vagy négy elektront bocsát ki vegyületeiben. A praseodímium az első lantanid elem, amelynek elektronikus konfigurációja megfelel az Aufbau elvnek. 4f pályájának energiaszintje alacsonyabb, mint az 5d pályáé, ami nem alkalmazható lantánra és cériumra, mivel a 4f pálya hirtelen összehúzódása csak a lantán után következik be, és nem elegendő ahhoz, hogy elkerüljük az 5d héj elfoglalását a cériumban. Ennek ellenére a szilárd prazeodímium [Xe] 4f25d16s2 konfigurációt mutat, ahol az 5d héj egyik elektronja hasonlít az összes többi háromértékű lantanid elemre (kivéve az európiumot és az itterbiumot, amelyek fémes állapotban kétértékűek).
A legtöbb lantanid elemhez hasonlóan a prazeodímium általában csak három elektront használ vegyértékelektronként, és a fennmaradó 4f elektron erős kötési hatással bír: ennek az az oka, hogy a 4f pálya az elektron inert xenon magján áthaladva eléri az atommagot, ezt követi az 5d és a 6s. , és az iontöltés növekedésével növekszik. A prazeodímium azonban továbbra is elveszítheti a negyedik, sőt esetenként az ötödik vegyértékelektront is, mert nagyon korán megjelenik a lantanidrendszerben, ahol a magtöltés még elég alacsony, a 4f alhéj energiája pedig elég magas ahhoz, hogy lehetővé tegye az elektronok eltávolítását. több vegyértékelektron.
Prazeodímium és minden lantanid elem (kivévelantán, itterbiuméslutécium, nincsenek párosítatlan 4f elektronok) szobahőmérsékleten paramágnesesek. Más ritkaföldfémekkel ellentétben, amelyek alacsony hőmérsékleten antiferromágneses vagy ferromágneses rendeződést mutatnak, a prazeodímium paramágneses minden 1K feletti hőmérsékleten
Prazeodímium alkalmazása
A praseodímiumot többnyire kevert ritkaföldfémek formájában használják, például fémanyagok tisztító és módosító szereként, kémiai katalizátorok, mezőgazdasági ritkaföldfémek stb.Prazeodímium neodímiuma ritkaföldfémek leghasonlóbb és legnehezebben elkülöníthető párja, amelyet kémiai módszerekkel nehéz elkülöníteni. Az ipari termelés általában extrakciós és ioncserélő módszereket alkalmaz. Ha párban, dúsított prazeodímium-neodímium formájában használjuk őket, akkor közösségük teljes mértékben kiaknázható, és az ára is olcsóbb, mint az egyelemes termékeké.
Prazeodímium neodímium ötvözet(prazeodímium neodímium fém)önálló termékké vált, amely állandó mágnesként és színesfémötvözetek módosító adalékaként egyaránt használható. A petróleumkrakkoló katalizátor aktivitása, szelektivitása és stabilitása javítható prazeodímium neodímium koncentrátum hozzáadásával Y zeolit molekulaszitához. Műanyag módosító adalékként a prazeodímium neodímium dúsítás a politetrafluor-etilénhez (PTFE) jelentősen javíthatja a PTFE kopásállóságát.
RitkaföldfémAz állandó mágneses anyagok ma a ritkaföldfém-alkalmazások legnépszerűbb területei. A praseodímium önmagában nem kiemelkedő állandó mágneses anyagként, de kiváló szinergikus elem, amely javítja a mágneses tulajdonságokat. Megfelelő mennyiségű prazeodímium hozzáadásával hatékonyan javítható az állandó mágneses anyagok teljesítménye. Javíthatja a mágnesek antioxidáns teljesítményét (légkorrózióállóságát) és mechanikai tulajdonságait is, és széles körben alkalmazzák különféle elektronikus eszközökben és motorokban.
A praseodímium anyagok csiszolására és polírozására is használható. Mint mindannyian tudjuk, a tiszta cérium alapú polírozópor általában világossárga színű, amely kiváló minőségű optikai üveg polírozó anyaga, és felváltotta a vas-oxid vörös port, amely alacsony polírozási hatékonysággal rendelkezik és szennyezi a gyártási környezetet. Az emberek azt találták, hogy a prazeodímium jó polírozó tulajdonságokkal rendelkezik. A prazeodímiumot tartalmazó ritkaföldfém polírozópor vörösesbarna, más néven „vörös por” színű lesz, de ez a piros szín nem vas-oxid vörös, hanem a prazeodímium-oxid jelenléte miatt a ritkaföldfém polírozó por színe sötétebbé válik. A praseodímiumot új csiszolóanyagként is használták prazeodímiumot tartalmazó korund csiszolókorongok készítéséhez. A fehér alumínium-oxiddal összehasonlítva a hatékonyság és a tartósság több mint 30%-kal javítható szénszerkezeti acél, rozsdamentes acél és magas hőmérsékletű ötvözetek csiszolásakor. A költségek csökkentése érdekében a múltban gyakran használtak alapanyagként prazeodímium neodímium korund köszörűkorongot.
Prazeodímium ionokkal adalékolt szilikát kristályokat használnak a fényimpulzusok másodpercenkénti több száz méteres lelassítására.
Ha a cirkónium-szilikáthoz prazeodímium-oxidot adunk, az élénksárgává válik, és kerámia pigmentként – prazeodímiumsárgaként – használható. A praseodímium sárga (Zr02-Pr6Oll-Si02) a legjobb sárga kerámia pigment, amely 1000 ℃-ig stabil marad, és egyszeri vagy újraégető folyamatokhoz használható.
A praseodímiumot üvegfestékként is használják, gazdag színekkel és nagy piaci potenciállal. Élénk póréhagyma zöld és mogyorózöld színű Praseodímium zöld üvegtermékek állíthatók elő, amelyek felhasználhatók zöldszűrők, valamint kézműves üvegek készítésére is. Prazeodímium-oxid és cérium-oxid hozzáadása az üveghez hegesztési szemüvegként használható. A praseodímium-szulfid zöld műanyag színezőanyagként is használható.
Feladás időpontja: 2023. május 29