Praseodimiés el tercer element lantànid més abundant a la taula periòdica dels elements químics, amb una abundància de 9,5 ppm a l'escorça, només inferior aceri, ittri,lantà, iescandi.És el cinquè element més abundant a les terres rares.Però igual que el seu nom,praseodimiés un membre senzill i sense adorns de la família de les terres rares.
CF Auer Von Welsbach va descobrir el praseodimi l'any 1885.
L'any 1751, el mineralogista suec Axel Fredrik Cronstedt va trobar un mineral pesat a la zona minera de Bastnä s, que més tard es va anomenar cerite.Trenta anys més tard, Vilhelm Hisinger, de quinze anys, de la família propietaria de la mina, va enviar les seves mostres a Carl Scheele, però no va descobrir cap element nou.El 1803, després que Singer es convertís en ferrer, va tornar a la zona minera amb J ö ns Jacob Berzelius i va separar un nou òxid, el planeta nan Ceres, que van descobrir fa dos anys.Ceria va ser separada independentment per Martin Heinrich Klaproth a Alemanya.
Entre 1839 i 1843, el cirurgià i químic suec Carl Gustaf Mosander va descobrir queòxid de ceriera una barreja d'òxids.Va separar dos òxids més, que va anomenar lanthana i didymia "didymia" (que significa "bessons" en grec).Va descompondre parcialment elnitrat de cerimostra rostint-la a l'aire i després tractar-la amb àcid nítric diluït per obtenir l'òxid.Per això s'anomenen els metalls que formen aquests òxidslantàipraseodimi.
El 1885, CF Auer Von Welsbach, un austríac que va inventar la coberta de gasa de la làmpada de vapor de ceri de tori, va separar amb èxit el "neodimi de praseodimi", els "bessons units", dels quals es va separar la sal de praseodimi verda i la sal de neodimi de color rosa i es va determinar que es van separar. dos nous elements.Un s'anomena "Praseodimi", que prové de la paraula grega prason, que significa compost verd perquè una solució d'aigua salada de praseodimi presentarà un color verd brillant;L'altre element es diu "Neodimi“.L'èxit de la separació dels "bessons units" els va permetre mostrar els seus talents de manera independent.
Metall blanc platejat, suau i dúctil.El praseodimi té una estructura de cristall hexagonal a temperatura ambient.La resistència a la corrosió de l'aire és més forta que la del lantà, el ceri, el neodimi i l'europi, però quan s'exposa a l'aire, es produeix una capa d'òxid negre fràgil i una mostra de metall de praseodimi de mida d'un centímetre es corroeix completament en un any.
Com la majoriaelements de terres rares, és més probable que el praseodimi formi un estat d'oxidació +3, que és el seu únic estat estable en solucions aquoses.El praseodimi existeix en un estat d'oxidació + 4 en alguns compostos sòlids coneguts i, en condicions de separació de matrius, pot assolir un estat d'oxidació únic + 5 entre els elements lantànids.
L'ió praseodimi aquós és chartreuse, i molts usos industrials del praseodimi impliquen la seva capacitat de filtrar la llum groga a les fonts de llum.
Disseny electrònic de praseodimi
Emissions electròniques:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f3
Els 59 electrons del praseodimi estan disposats com [Xe] 4f36s2.Teòricament, els cinc electrons exteriors es poden utilitzar com a electrons de valència, però l'ús dels cinc electrons exteriors requereix condicions extremes.Generalment, el praseodimi només emet tres o quatre electrons en els seus compostos.El praseodimi és el primer element lantànid amb una configuració electrònica que s'ajusta al principi d'Aufbau.El seu orbital 4f té nivells d'energia més baixos que l'orbital 5d, que no és aplicable al lantà i al ceri, ja que la contracció sobtada de l'orbital 4f no es produeix fins després del lantà i no és suficient per evitar ocupar la closca 5d al ceri.No obstant això, el praseodimi sòlid presenta una configuració [Xe] 4f25d16s2, on un electró de la capa 5d s'assembla a tots els altres elements de lantànid trivalent (excepte l'europi i l'iterbi, que són divalents en estats metàl·lics).
Com la majoria dels elements lantànids, el praseodimi sol utilitzar només tres electrons com a electró de valència, i els electrons 4f restants tenen un fort efecte d'unió: això és perquè l'òrbita 4f passa pel nucli de xenó inert de l'electró per arribar al nucli, seguit de 5d i 6s. , i augmenta amb l'augment de la càrrega iònica.No obstant això, el praseodimi encara pot continuar perdent el quart i fins i tot ocasionalment el cinquè electró de valència, perquè apareix molt aviat en el sistema de lantànids, on la càrrega nuclear encara és prou baixa i l'energia de la subcapa 4f és prou alta com per permetre l'eliminació de més electró de valència.
Praseodimi i tots els elements lantànids (exceptelantà, iterbiiluteci, no hi ha electrons 4f no aparellats) són paramagnetisme a temperatura ambient.A diferència d'altres metalls de terres rares que presenten un ordre antiferromagnètic o ferromagnètic a baixes temperatures, el praseodimi és paramagnetisme a totes les temperatures superiors a 1K.
Aplicació de Praseodimi
El praseodimi s'utilitza principalment en forma de terres rares mixtes, com ara com a agent purificador i modificador de materials metàl·lics, catalitzadors químics, terres rares agrícoles, etc.Praseodimi neodimiés el parell d'elements de terres rares més semblant i difícil de separar, que és difícil de separar per mètodes químics.La producció industrial utilitza normalment mètodes d'extracció i intercanvi iònic.Si s'utilitzen per parelles en forma de neodimi de praseodimi enriquit, es poden utilitzar plenament els seus elements comuns i el preu també és més barat que els productes d'un sol element.
Aliatge de praseodimi i neodimi(praseodimi neodimi metall)s'ha convertit en un producte independent, que es pot utilitzar tant com a material d'imant permanent com com a additiu de modificació per a aliatges de metalls no fèrrics.L'activitat, la selectivitat i l'estabilitat del catalitzador de craqueig de petroli es poden millorar afegint concentrat de neodimi de praseodimi al tamís molecular de zeolita Y.Com a additiu de modificació plàstica, afegir enriquiment de neodimi de praseodimi al politetrafluoroetilè (PTFE) pot millorar significativament la resistència al desgast del PTFE.
Terra estranyaEls materials d'imants permanents són el camp més popular d'aplicacions de terres rares avui en dia.El praseodimi per si sol no destaca com a material d'imant permanent, però és un excel·lent element sinèrgic que pot millorar les propietats magnètiques.L'addició d'una quantitat adequada de praseodimi pot millorar eficaçment el rendiment dels materials d'imants permanents.També pot millorar el rendiment antioxidant (resistència a la corrosió de l'aire) i les propietats mecàniques dels imants, i s'ha utilitzat àmpliament en diversos dispositius electrònics i motors.
El praseodimi també es pot utilitzar per esmolar i polir materials.Com tots sabem, la pols de poliment a base de ceri pur sol ser de color groc clar, que és un material de poliment d'alta qualitat per al vidre òptic, i ha substituït la pols vermella d'òxid de ferro que té una baixa eficiència de poliment i contamina l'entorn de producció.La gent ha descobert que el praseodimi té bones propietats de poliment.La pols de poliment de terres rares que conté praseodimi apareixerà de color marró vermellós, també conegut com a "pols vermella", però aquest color vermell no és vermell d'òxid de ferro, però a causa de la presència d'òxid de praseodimi, el color de la pols de poliment de terres rares es torna més fosc.El praseodimi també s'ha utilitzat com a nou material de mòlta per fer moles de corindó que contenen praseodimi.En comparació amb l'alúmina blanca, l'eficiència i la durabilitat es poden millorar en més d'un 30% quan es tritura acer estructural al carboni, acer inoxidable i aliatges d'alta temperatura.Per tal de reduir costos, els materials enriquits amb praseodimi i neodimi s'utilitzaven sovint com a matèries primeres en el passat, d'aquí el nom de mola de corindó de neodimi de praseodimi.
Els cristalls de silicat dopats amb ions de praseodimi s'han utilitzat per frenar els polsos de llum a diversos centenars de metres per segon.
L'addició d'òxid de praseodimi al silicat de zirconi es tornarà de color groc brillant i es pot utilitzar com a pigment ceràmic: groc de praseodimi.El groc de praseodimi (Zr02-Pr6Oll-Si02) es considera el millor pigment ceràmic groc, que es manté estable fins a 1000 ℃ i es pot utilitzar per a processos d'una vegada o de recremat.
El praseodimi també s'utilitza com a colorant de vidre, amb colors rics i un gran mercat potencial.Es poden produir productes de vidre verd de praseodimi amb colors verd porro brillant i verd cebolleta, que es poden utilitzar per produir filtres verds i també per a vidre d'artesania.L'addició d'òxid de praseodimi i òxid de ceri al vidre es pot utilitzar com a ulleres per a la soldadura.El sulfur de praseodimi també es pot utilitzar com a colorant plàstic verd.
Hora de publicació: 29-maig-2023