Praseodymiumer det tredje mest udbredte lanthanidgrundstof i det periodiske system af kemiske grundstoffer, med en overflod på 9,5 ppm i skorpen, kun lavere endcerium, yttrium,lanthan, ogskandium.Det er det femte mest udbredte grundstof i sjældne jordarter.Men ligesom hans navn,praseodymer et enkelt og usminket medlem af familien af sjældne jordarter.
CF Auer Von Welsbach opdagede praseodym i 1885.
I 1751 fandt den svenske mineralog Axel Fredrik Cronstedt et tungt mineral i Bastn ä s mineområde, som senere fik navnet cerit.30 år senere sendte 15-årige Vilhelm Hisinger fra familien, der ejede minen, sine prøver til Carl Scheele, men han opdagede ingen nye elementer.I 1803, efter at Singer var blevet smed, vendte han tilbage til mineområdet sammen med J ö ns Jacob Berzelius og adskilte et nyt oxid, dværgplaneten Ceres, som de opdagede for to år siden.Ceria blev adskilt uafhængigt af Martin Heinrich Klaproth i Tyskland.
Mellem 1839 og 1843 opdagede den svenske kirurg og kemiker Carl Gustaf Mosander, atceriumoxidvar en blanding af oxider.Han adskilte to andre oxider, som han kaldte lanthana og didymia "didymia" (betyder "tvillinger" på græsk).Han nedbrød delvistceriumnitratprøven ved at riste den i luften og derefter behandle den med fortyndet salpetersyre for at opnå oxidet.De metaller, der danner disse oxider, er derfor navngivetlanthanogpraseodym.
I 1885 adskilte CF Auer Von Welsbach, en østriger, der opfandt thoriumcerium-damplampens gazedæksel, med succes "praseodymium neodymium", de "sammenføjede tvillinger", hvorfra grønt praseodymsalt og rosafarvet neodymsalt blev adskilt og fast besluttet på at være to nye elementer.Den ene hedder "Praseodymium", som kommer fra det græske ord prason, der betyder grøn forbindelse, fordi en opløsning af praseodym saltvand vil præsentere en lys grøn farve;Det andet element hedder "Neodym".Den vellykkede adskillelse af de "sammenføjede tvillinger" satte dem i stand til at vise deres talenter uafhængigt.
Sølv hvidt metal, blødt og sejt.Praseodym har en sekskantet krystalstruktur ved stuetemperatur.Korrosionsbestandigheden i luft er stærkere end for lanthan, cerium, neodym og europium, men når den udsættes for luft, dannes et lag skrøbeligt sort oxid, og en praseodymiummetalprøve på en centimeter stor korroderer fuldstændigt inden for omkring et år.
Ligesom de flestesjældne jordarters grundstoffer, er det mest sandsynligt, at praseodym danner en +3 oxidationstilstand, som er dens eneste stabile tilstand i vandige opløsninger.Praseodymium eksisterer i en +4 oxidationstilstand i nogle kendte faste forbindelser, og under matrixadskillelsesbetingelser kan det nå en unik +5 oxidationstilstand blandt lanthanidelementer.
Den vandige praseodymiumion er chartreuse, og mange industrielle anvendelser af praseodym involverer dens evne til at filtrere gult lys i lyskilder.
Praseodymium elektronisk layout
Elektroniske emissioner:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f3
De 59 elektroner af praseodym er arrangeret som [Xe] 4f36s2.Teoretisk set kan alle fem ydre elektroner bruges som valenselektroner, men brugen af alle fem ydre elektroner kræver ekstreme forhold.Generelt udsender praseodym kun tre eller fire elektroner i dets forbindelser.Praseodymium er det første lanthanidelement med en elektronisk konfiguration, der er i overensstemmelse med Aufbau-princippet.Dens 4f orbital har lavere energiniveauer end 5d orbital, hvilket ikke er anvendelig for lanthan og cerium, da den pludselige sammentrækning af 4f orbital ikke sker før efter lanthan og ikke er tilstrækkelig til at undgå at optage 5d skallen i cerium.Ikke desto mindre udviser fast praseodym en [Xe] 4f25d16s2-konfiguration, hvor en elektron i 5d-skallen ligner alle andre trivalente lanthanid-elementer (undtagen europium og ytterbium, som er divalente i metalliske tilstande).
Ligesom de fleste lanthanid-elementer bruger praseodym normalt kun tre elektroner som valenselektron, og de resterende 4f-elektroner har en stærk bindingseffekt: Dette skyldes, at 4f-kredsløbet passerer gennem elektronens inerte xenon-kerne for at nå kernen, efterfulgt af 5d og 6s. og stiger med stigningen af ionisk ladning.Praseodym kan dog stadig fortsætte med at miste den fjerde og endda lejlighedsvis den femte valenselektron, fordi den optræder meget tidligt i lanthanidsystemet, hvor kerneladningen stadig er lav nok, og 4f-underskalsenergien er høj nok til at tillade fjernelse af mere valenselektron.
Praseodym og alle lanthanid-elementer (undtagenlanthan, ytterbiumoglutetium, der er ingen uparrede 4f-elektroner) er paramagnetisme ved stuetemperatur.I modsætning til andre sjældne jordarters metaller, der udviser antiferromagnetisk eller ferromagnetisk orden ved lave temperaturer, er praseodym paramagnetisme ved alle temperaturer over 1K
Anvendelse af Praseodymium
Praseodymium bruges for det meste i form af blandede sjældne jordarter, såsom som et rensende og modificerende middel til metalmaterialer, kemiske katalysatorer, sjældne jordarter i landbruget og så videre.Praseodym neodymer det mest ens og sværeste at adskille par sjældne jordarters grundstoffer, som er vanskeligt at adskille med kemiske metoder.Industriel produktion bruger normalt ekstraktion og ionbytningsmetoder.Anvendes de parvis i form af beriget praseodymium neodym, kan deres fællestræk udnyttes fuldt ud, og prisen er også billigere end enkeltelementprodukter.
Praseodymium neodym legering(praseodym neodym metal)er blevet et selvstændigt produkt, som både kan bruges som permanentmagnetmateriale og modifikationsadditiv til ikke-jernholdige metallegeringer.Aktiviteten, selektiviteten og stabiliteten af råoliekrakningskatalysator kan forbedres ved at tilsætte praseodym-neodymkoncentrat i Y-zeolit-molekylsigten.Som et plastmodifikationsadditiv kan tilsætning af praseodymium neodymberigelse til polytetrafluorethylen (PTFE) forbedre slidstyrken af PTFE betydeligt.
Sjælden jordpermanentmagnetmaterialer er det mest populære område af sjældne jordarters applikationer i dag.Praseodymium alene er ikke enestående som et permanent magnetmateriale, men det er et fremragende synergistisk element, der kan forbedre magnetiske egenskaber.Tilføjelse af en passende mængde praseodym kan effektivt forbedre ydeevnen af permanentmagnetmaterialer.Det kan også forbedre antioxidantydelsen (luftkorrosionsbestandighed) og mekaniske egenskaber af magneter, og det er blevet meget brugt i forskellige elektroniske enheder og motorer.
Praseodymium kan også bruges til slibning og polering af materialer.Som vi alle ved, er rent ceriumbaseret poleringspulver normalt lysegult, hvilket er et poleringsmateriale af høj kvalitet til optisk glas, og har erstattet det røde jernoxidpulver, der har lav poleringseffektivitet og forurener produktionsmiljøet.Folk har fundet ud af, at praseodym har gode poleringsegenskaber.Sjældne jordarters poleringspulver, der indeholder praseodym, vil fremstå rødbrunt, også kendt som "rødt pulver", men denne røde farve er ikke jernoxidrød, men på grund af tilstedeværelsen af praseodymoxid bliver farven på det sjældne jordarters polerpulver mørkere.Praseodym er også blevet brugt som et nyt slibemateriale til fremstilling af korundslibeskiver indeholdende praseodym.Sammenlignet med hvidt aluminiumoxid kan effektivitet og holdbarhed forbedres med mere end 30 % ved slibning af kulstofstrukturstål, rustfrit stål og højtemperaturlegeringer.For at reducere omkostningerne blev Praseodymium neodym berigede materialer ofte brugt som råmaterialer i fortiden, deraf navnet praseodymium neodym korund slibeskive.
Silikatkrystaller doteret med praseodym-ioner er blevet brugt til at bremse lysimpulser til flere hundrede meter i sekundet.
Tilsætning af praseodymoxid til zirconiumsilikat bliver lysegul og kan bruges som et keramisk pigment - praseodymgul.Praseodymium gul (Zr02-Pr6Oll-Si02) betragtes som det bedste gule keramiske pigment, som forbliver stabilt ved op til 1000 ℃ og kan bruges til engangs- eller genforbrændingsprocesser.
Praseodymium bruges også som glasfarvestof, med rige farver og stort potentiale på markedet.Der kan fremstilles praseodymgrønne glasprodukter med lyse porregrønne og spidskålsgrønne farver, som kan bruges til fremstilling af grønne filtre og også til kunst- og kunsthåndværksglas.Tilsætning af praseodymoxid og ceriumoxid til glasset kan bruges som beskyttelsesbriller til svejsning.Praseodymiumsulfid kan også bruges som et grønt plastikfarvestof.
Indlægstid: 29. maj 2023