Praseodymer det tredje mest tallrike lantanidelementet i det periodiske systemet for kjemiske elementer, med en overflod på 9,5 ppm i skorpen, bare lavere enncerium, yttrium,lantan, ogskandium.Det er det femte mest tallrike 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 Bastn ä s gruveområde, som senere ble kalt ceritt.30 år senere sendte femten år gamle Vilhelm Hisinger fra familien som eide gruven prøvene sine til Carl Scheele, men han oppdaget ingen nye elementer.I 1803, etter at Singer ble smed, vendte han tilbake til gruveområdet sammen med J ö ns Jacob Berzelius og skilte ut 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 lanthana 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 oppnå oksidet.Metallene som danner disse oksidene er derfor navngittlantanogpraseodym.
I 1885 skilte CF Auer Von Welsbach, en østerriker som oppfant thoriumcerium damplampe-gasdekselet, med suksess "praseodymium neodymium", "sammenhengende tvillinger", hvorfra grønt praseodymsalt og rosafarget neodymsalt ble separert og fast bestemt på å bli to nye elementer.Den ene heter "Praseodymium", 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 elementet heter "Neodym".Den vellykkede separasjonen av de "samlede tvillingene" gjorde dem i stand til å vise talentene sine uavhengig.
Sølv hvitt metall, mykt og formbart.Praseodym har en sekskantet krystallstruktur ved romtemperatur.Korrosjonsmotstanden i luft er sterkere enn for lantan, cerium, neodym og europium, men når den utsettes for luft, produseres et lag med skjørt svart oksid, og en praseodymiummetallprøve på én centimeter korroderer fullstendig i løpet av et år.
Som flestsjeldne jordartselementer, er det mest sannsynlig at praseodym danner en +3 oksidasjonstilstand, som er dens eneste stabile tilstand i vandige løsninger.Praseodym eksisterer i en +4 oksidasjonstilstand i noen kjente faste forbindelser, og under matriseseparasjonsforhold 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.
Praseodymium elektronisk layout
Elektroniske utslipp:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f3
De 59 elektronene til praseodym er ordnet som [Xe] 4f36s2.Teoretisk sett kan alle fem ytre elektroner brukes som valenselektroner, men bruken av alle fem ytre elektroner krever ekstreme forhold.Generelt avgir praseodym bare tre eller fire elektroner i forbindelsene.Praseodymium er det første lantanidelementet med en elektronisk konfigurasjon som er i samsvar med Aufbau-prinsippet.Dens 4f-orbital har lavere energinivåer enn 5d-orbitalen, som ikke er aktuelt for lantan og cerium, da den plutselige sammentrekningen av 4f-orbitalen ikke skjer før etter lantan og ikke er tilstrekkelig til å unngå å okkupere 5d-skallet i cerium.Ikke desto mindre viser fast praseodym en [Xe] 4f25d16s2-konfigurasjon, der ett elektron i 5d-skallet ligner alle andre trivalente lantanidelementer (unntatt europium og ytterbium, som er toverdige i metalliske tilstander).
Som de fleste lantanidelementer bruker praseodym vanligvis bare tre elektroner som valenselektron, og de resterende 4f-elektronene har sterk bindingseffekt: dette er fordi 4f-banen passerer gjennom den inerte xenon-kjernen til elektronet for å nå kjernen, etterfulgt av 5d og 6s , og øker med økningen av ioneladning.Imidlertid kan praseodym 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 uparrede 4f-elektroner) er paramagnetisme ved romtemperatur.I motsetning til andre sjeldne jordmetaller som viser antiferromagnetisk eller ferromagnetisk orden ved lave temperaturer, er praseodym paramagnetisme ved alle temperaturer over 1K
Påføring av Praseodymium
Praseodym brukes for det meste i form av blandede sjeldne jordarter, for eksempel som et rense- og modifiseringsmiddel for metallmaterialer, kjemiske katalysatorer, sjeldne jordarter i landbruket, og så videre.Praseodym neodymer det mest like og vanskelig å skille paret av sjeldne jordartsmetaller, som er vanskelig å skille med kjemiske metoder.Industriell produksjon bruker vanligvis ekstraksjons- og ionebyttemetoder.Hvis de brukes i par i form av anriket praseodymium neodym, kan deres fellestrekk utnyttes fullt ut, og prisen er også billigere enn enkeltelementprodukter.
Praseodym neodym legering(praseodym neodym metall)har blitt et selvstendig produkt, som både kan brukes som permanentmagnetmateriale og modifikasjonsadditiv for ikke-jernholdige metallegeringer.Aktiviteten, selektiviteten og stabiliteten til petroleumskrackingskatalysatoren kan forbedres ved å tilsette praseodym-neodymkonsentrat i Y-zeolittmolekylsikten.Som et plastmodifikasjonsadditiv kan tilsetning av anrikning av praseodymium neodym til polytetrafluoretylen (PTFE) forbedre slitestyrken til PTFE betydelig.
Sjelden jordpermanentmagnetmaterialer er det mest populære feltet for sjeldne jordarters bruk i dag.Praseodymium 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 mekaniske egenskaper til magneter, og har blitt mye brukt i forskjellige 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 høykvalitets poleringsmateriale for optisk glass, og har erstattet det røde jernoksidpulveret som har lav poleringseffektivitet og forurenser produksjonsmiljøet.Folk har funnet ut at praseodym har gode poleringsegenskaper.Sjeldne jordarters poleringspulver 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 poleringspulveret 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 karbonstrukturstål, rustfritt stål og høytemperaturlegeringer.For å redusere kostnadene ble Praseodymium neodym-anrikede materialer ofte brukt som råmaterialer i fortiden, derav navnet praseodymium neodym korund slipeskive.
Silikatkrystaller dopet med praseodymioner har blitt brukt for å bremse lyspulsene til flere hundre meter per sekund.
Tilsetning av praseodymoksid til zirkoniumsilikat vil bli knallgult og kan brukes som et keramisk pigment – praseodymgul.Praseodymiumgul (Zr02-Pr6Oll-Si02) regnes som det beste gule keramiske pigmentet, som forblir stabilt ved opptil 1000 ℃ og kan brukes til engangs- eller gjenforbrenningsprosesser.
Praseodymium brukes også som glassfargestoff, med rike farger og stort potensielt marked.Praseodymiumgrønne glassprodukter med klare purregrønne og scalliongrønne farger kan produseres, som kan brukes til å produsere grønne filtre og også til kunst- og håndverksglass.Tilsetning av praseodymoksid og ceriumoksid til glasset kan brukes som vernebriller for sveising.Praseodymiumsulfid kan også brukes som et grønt plastfargemiddel.
Innleggstid: 29. mai 2023