Praseodymer det tredje mest forekommende lantanidelementet i periodesystemet, med en overflod på 9,5 ppm i jordskorpen, bare lavere enncerium, yttrium,lantan, ogskandiumDet er det femte mest forekommende grunnstoffet i sjeldne jordarter. Men akkurat som navnet hans,praseodymer et enkelt og usminket medlem av familien av sjeldne jordarter.
CF Auer Von Welsbach oppdaget praseodym i 1885.
I 1751 fant den svenske mineralogen Axel Fredrik Cronstedt et tungt mineral i Bastnäs gruveområde, som senere ble kalt ceritt. Tretti år senere sendte den femten år gamle Vilhelm Hisinger fra familien som eide gruven, prøvene sine til Carl Scheele, men han oppdaget ingen nye grunnstoffer. I 1803, etter at Singer ble smed, returnerte han til gruveområdet med Jöns Jacob Berzelius og separerte et nytt oksid, dvergplaneten Ceres, som de oppdaget for to år siden. Ceria ble separert uavhengig av Martin Heinrich Klaproth i Tyskland.
Mellom 1839 og 1843 oppdaget den svenske kirurgen og kjemikeren Carl Gustaf Mosander atceriumoksidvar en blanding av oksider. Han skilte to andre oksider, som han kalte lantana og didymia «didymia» (som betyr «tvillinger» på gresk). Han dekomponerte delvisceriumnitratprøven ved å steke den i luften, og deretter behandle den med fortynnet salpetersyre for å få oksidet. Metallene som danner disse oksidene er derfor navngittlantanogpraseodym.
I 1885 klarte CF Auer Von Welsbach, en østerriker som oppfant gasbindet til thorium-cerium-damplampen, å separere «praseodym-neodym», de «siamesiske tvillingene», hvorfra grønt praseodym-salt og rosefarget neodym-salt ble separert og bestemt til å være to nye grunnstoffer. Det ene heter «praseodym», som kommer fra det greske ordet prason, som betyr grønn forbindelse fordi en løsning av praseodym-saltvann vil gi en lys grønn farge. Det andre grunnstoffet heter «NeodymDen vellykkede separasjonen av de «siamesiske tvillingene» gjorde det mulig for dem å vise frem talentene sine uavhengig.
Sølvhvitt metall, mykt og duktilt. Praseodym har en sekskantet krystallstruktur ved romtemperatur. Korrosjonsmotstanden i luft er sterkere enn for lantan, cerium, neodym og europium, men når det utsettes for luft, produseres et lag med skjørt svart oksid, og en praseodymmetallprøve på én centimeter korroderer fullstendig i løpet av omtrent et år.
Som de flestesjeldne jordartselementer, praseodym danner mest sannsynlig en +3 oksidasjonstilstand, som er den eneste stabile tilstanden i vandige løsninger. Praseodym finnes i en +4 oksidasjonstilstand i noen kjente faste forbindelser, og under matrikseparasjonsforhold kan det nå en unik +5 oksidasjonstilstand blant lantanidelementer.
Det vandige praseodymionet er chartreuse, og mange industrielle bruksområder av praseodym involverer dets evne til å filtrere gult lys i lyskilder.
Praseodym elektronisk layout
Elektroniske utslipp:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f3
De 59 elektronene i praseodym er ordnet som [Xe] 4f36s2. Teoretisk sett kan alle fem ytre elektronene brukes som valenselektron, men bruken av alle fem ytre elektronene krever ekstreme forhold. Vanligvis avgir praseodym bare tre eller fire elektroner i sine forbindelser. Praseodym er det første lantanidelementet med en elektronisk konfigurasjon som samsvarer med Aufbau-prinsippet. 4f-orbitalen har lavere energinivåer enn 5d-orbitalen, noe som ikke gjelder for lantan og cerium, ettersom den plutselige sammentrekningen av 4f-orbitalen ikke skjer før etter lantan og ikke er tilstrekkelig til å unngå å okkupere 5d-skallet i cerium. Likevel viser fast praseodym en [Xe] 4f25d16s2-konfigurasjon, der ett elektron i 5d-skallet ligner alle andre trivalente lantanidelementer (bortsett fra europium og ytterbium, som er divalente i metalliske tilstander).
Som de fleste lantanidelementer bruker praseodym vanligvis bare tre elektroner som valenselektron, og de resterende 4f-elektronene har en sterk bindingseffekt: dette er fordi 4f-banen passerer gjennom den inerte xenonkjernen i elektronet for å nå kjernen, etterfulgt av 5d og 6s, og øker med økningen av ionladning. Praseodym kan imidlertid fortsatt miste det fjerde og til og med av og til det femte valenselektronet, fordi det dukker opp veldig tidlig i lantanidsystemet, hvor kjerneladningen fortsatt er lav nok, og 4f-underskallenergien er høy nok til å tillate fjerning av mer valenselektron.
Praseodym og alle lantanidelementer (unntattlantan, ytterbiumoglutetium, det er ingen uparede 4f-elektroner) er paramagnetiske ved romtemperatur. I motsetning til andre sjeldne jordmetaller som viser antiferromagnetisk eller ferromagnetisk ordning ved lave temperaturer, er praseodym paramagnetisk ved alle temperaturer over 1K
Påføring av praseodym
Praseodym brukes hovedsakelig i form av blandede sjeldne jordarter, for eksempel som et rensende og modifiserende middel for metallmaterialer, kjemiske katalysatorer, sjeldne jordarter fra landbruket og så videre.Praseodym neodymer det mest like og vanskelige å separere paret av sjeldne jordartsmetaller, som er vanskelige å separere med kjemiske metoder. Industriell produksjon bruker vanligvis ekstraksjons- og ionebyttemetoder. Hvis de brukes parvis i form av anriket praseodym-neodym, kan deres fellestrekk utnyttes fullt ut, og prisen er også billigere enn produkter med ett enkelt element.
Praseodym neodym legering(praseodym (neodymmetall)har blitt et uavhengig produkt som kan brukes både som permanentmagnetmateriale og modifikasjonsadditiv for ikke-jernholdige metalllegeringer. Aktiviteten, selektiviteten og stabiliteten til petroleumskrakkingskatalysatoren kan forbedres ved å tilsette praseodym-neodymkonsentrat i Y-zeolittmolekylsikt. Som et plastmodifikasjonsadditiv kan tilsetning av praseodym-neodymanriking til polytetrafluoretylen (PTFE) forbedre slitestyrken til PTFE betydelig.
Sjeldne jordarterPermanentmagnetmaterialer er det mest populære feltet for sjeldne jordartsmetaller i dag. Praseodym alene er ikke enestående som permanentmagnetmateriale, men det er et utmerket synergistisk element som kan forbedre magnetiske egenskaper. Tilsetning av en passende mengde praseodym kan effektivt forbedre ytelsen til permanentmagnetmaterialer. Det kan også forbedre antioksidantytelsen (luftkorrosjonsmotstand) og de mekaniske egenskapene til magneter, og har blitt mye brukt i ulike elektroniske enheter og motorer.
Praseodym kan også brukes til sliping og polering av materialer. Som vi alle vet, er rent ceriumbasert poleringspulver vanligvis lysegult, som er et poleringsmateriale av høy kvalitet for optisk glass, og har erstattet det røde jernoksidpulveret som har lav poleringseffektivitet og forurenser produksjonsmiljøet. Folk har oppdaget at praseodym har gode poleringsegenskaper. Sjeldne jordartspoleringspulver som inneholder praseodym vil virke rødbrunt, også kjent som "rødt pulver", men denne røde fargen er ikke jernoksidrød, men på grunn av tilstedeværelsen av praseodymoksid blir fargen på det sjeldne jordartspoleringspulveret mørkere. Praseodym har også blitt brukt som et nytt slipemateriale for å lage korundslipeskiver som inneholder praseodym. Sammenlignet med hvit alumina kan effektiviteten og holdbarheten forbedres med mer enn 30 % ved sliping av karbonkonstruksjonsstål, rustfritt stål og høytemperaturlegeringer. For å redusere kostnadene ble praseodym-neodym-anrikede materialer ofte brukt som råmateriale tidligere, derav navnet praseodym-neodym-korundslipeskive.
Silikatkrystaller dopet med praseodymioner har blitt brukt til å bremse lyspulser til flere hundre meter per sekund.
Når praseodymoksid tilsettes zirkoniumsilikat, blir det knallgult og kan brukes som et keramisk pigment – praseodymgult. Praseodymgult (Zr02-Pr6Oll-Si02) regnes som det beste gule keramiske pigmentet, som holder seg stabilt ved opptil 1000 ℃ og kan brukes til engangs- eller etterbrenningsprosesser.
Praseodym brukes også som glassfargestoff, med rike farger og et stort potensielt marked. Praseodymgrønne glassprodukter med lyse purregrønne og vårløkgrønne farger kan produseres, som kan brukes til å produsere grønne filtre og også til kunst- og håndverksglass. Ved å tilsette praseodymoksid og ceriumoksid til glasset kan det brukes som vernebriller for sveising. Praseodymsulfid kan også brukes som et grønt plastfargestoff.
Publisert: 29. mai 2023