Πρασεοδύμιοείναι το τρίτο πιο άφθονο στοιχείο λανθανίδης στον περιοδικό πίνακα των χημικών στοιχείων, με αφθονία 9,5 ppm στον φλοιό, μόνο μικρότερη απόδημήτριο, ύττριο,λανθάνιο, καισκάνδιο. Είναι το πέμπτο πιο άφθονο στοιχείο σε σπάνιες γαίες. Αλλά όπως και το όνομά του,πρασεοδύμιοείναι απλό και άκοσμο μέλος της οικογένειας των σπάνιων γαιών.
Ο CF Auer Von Welsbach ανακάλυψε το πρασεοδύμιο το 1885.
Το 1751, ο Σουηδός ορυκτολόγος Axel Fredrik Cronstedt βρήκε ένα βαρύ ορυκτό στην περιοχή εξόρυξης Bastn ä s, το οποίο αργότερα ονομάστηκε cerite. Τριάντα χρόνια αργότερα, ο δεκαπεντάχρονος Vilhelm Hisinger από την οικογένεια που ανήκε το ορυχείο έστειλε τα δείγματά του στον Carl Scheele, αλλά δεν ανακάλυψε κανένα νέο στοιχείο. Το 1803, αφού ο Σίνγκερ έγινε σιδεράς, επέστρεψε στην περιοχή εξόρυξης με τον J ö ns Jacob Berzelius και διαχώρισε ένα νέο οξείδιο, τον νάνο πλανήτη Ceres, τον οποίο ανακάλυψαν πριν από δύο χρόνια. Η Ceria χώρισε ανεξάρτητα από τον Martin Heinrich Klaproth στη Γερμανία.
Μεταξύ 1839 και 1843, ο Σουηδός χειρουργός και χημικός Carl Gustaf Mosander ανακάλυψε ότιοξείδιο του δημητρίουήταν ένα μείγμα οξειδίων. Διαχώρισε άλλα δύο οξείδια, τα οποία ονόμασε λανθάνα και διδύμια «διδύμια» (που σημαίνει «δίδυμα» στα ελληνικά). Αποσυντέθηκε εν μέρει τονιτρικό δημήτριοδείγμα ψήνοντάς το στον αέρα και στη συνέχεια το επεξεργάστηκε με αραιό νιτρικό οξύ για να ληφθεί το οξείδιο. Τα μέταλλα που σχηματίζουν αυτά τα οξείδια ονομάζονται επομένωςλανθάνιοκαιπρασεοδύμιο.
Το 1885, ο CF Auer Von Welsbach, ένας Αυστριακός που εφηύρε το κάλυμμα γάζας λαμπτήρα ατμού θορίου δημητρίου, διαχώρισε επιτυχώς το «πρασεοδύμιο νεοδύμιο», τα «συνενωμένα δίδυμα», από τα οποία διαχωρίστηκαν και προσδιορίστηκαν ότι το πράσινο αλάτι πρασεοδύμιου και το ροζ άλας νεοδυμίου. δύο νέα στοιχεία. Το ένα ονομάζεται "Praseodymium", που προέρχεται από την ελληνική λέξη prason, που σημαίνει πράσινη ένωση, επειδή ένα διάλυμα αλμυρού νερού πρασεοδύμιου θα έχει ένα λαμπερό πράσινο χρώμα. Το άλλο στοιχείο ονομάζεται "Νεοδύμιο". Ο επιτυχημένος χωρισμός των «συνενωμένων διδύμων» τους έδωσε τη δυνατότητα να επιδείξουν ανεξάρτητα τα ταλέντα τους.
Ασημί λευκό μέταλλο, μαλακό και όλκιμο. Το πρασεοδύμιο έχει εξαγωνική κρυσταλλική δομή σε θερμοκρασία δωματίου. Η αντίσταση στη διάβρωση στον αέρα είναι ισχυρότερη από αυτή του λανθανίου, του δημητρίου, του νεοδυμίου και του ευρωπίου, αλλά όταν εκτίθεται στον αέρα, παράγεται ένα στρώμα εύθραυστου μαύρου οξειδίου και ένα δείγμα μετάλλου πρασεοδυμίου μεγέθους ενός εκατοστού διαβρώνεται πλήρως μέσα σε περίπου ένα χρόνο.
Όπως οι περισσότεροιστοιχεία σπάνιων γαιών, το πρασεοδύμιο είναι πιο πιθανό να σχηματίσει μια κατάσταση οξείδωσης +3, η οποία είναι η μόνη σταθερή του κατάσταση σε υδατικά διαλύματα. Το πρασεοδύμιο υπάρχει σε κατάσταση οξείδωσης +4 σε ορισμένες γνωστές στερεές ενώσεις και υπό συνθήκες διαχωρισμού μήτρας, μπορεί να φτάσει σε μια μοναδική +5 κατάσταση οξείδωσης μεταξύ των στοιχείων λανθανιδίου.
Το υδατικό ιόν πρασεοδυμίου χρησιμοποιείται για χρήση και πολλές βιομηχανικές χρήσεις του πρασεοδυμίου περιλαμβάνουν την ικανότητά του να φιλτράρει το κίτρινο φως στις πηγές φωτός.
Ηλεκτρονική διάταξη Praseodymium
Ηλεκτρονικές εκπομπές:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f3
Τα 59 ηλεκτρόνια του πρασεοδυμίου είναι διατεταγμένα ως [Xe] 4f36s2. Θεωρητικά, και τα πέντε εξωτερικά ηλεκτρόνια μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ηλεκτρόνια σθένους, αλλά η χρήση και των πέντε εξωτερικών ηλεκτρονίων απαιτεί ακραίες συνθήκες. Γενικά, το πρασεοδύμιο εκπέμπει μόνο τρία ή τέσσερα ηλεκτρόνια στις ενώσεις του. Το πρασεοδύμιο είναι το πρώτο στοιχείο λανθανίδης με ηλεκτρονική διαμόρφωση που συμμορφώνεται με την αρχή Aufbau. Το τροχιακό του 4f έχει χαμηλότερα επίπεδα ενέργειας από το τροχιακό 5d, το οποίο δεν ισχύει για το λανθάνιο και το δημήτριο, καθώς η ξαφνική συστολή του τροχιακού 4f δεν συμβαίνει παρά μόνο μετά το λανθάνιο και δεν αρκεί για να αποφευχθεί η κατάληψη του κελύφους 5d σε δημήτριο. Εντούτοις, το στερεό πρασεοδύμιο παρουσιάζει μια διαμόρφωση [Xe] 4f25d16s2, όπου ένα ηλεκτρόνιο στο 5d κέλυφος μοιάζει με όλα τα άλλα τρισθενή στοιχεία λανθανιδών (εκτός από το ευρώπιο και το υττέρβιο, τα οποία είναι δισθενή σε μεταλλικές καταστάσεις).
Όπως τα περισσότερα στοιχεία λανθανίδης, το πρασεοδύμιο χρησιμοποιεί συνήθως μόνο τρία ηλεκτρόνια ως ηλεκτρόνια σθένους και τα υπόλοιπα 4f ηλεκτρόνια έχουν ισχυρή δεσμευτική επίδραση: αυτό συμβαίνει επειδή η τροχιά 4f διέρχεται από τον αδρανές πυρήνα ξένου του ηλεκτρονίου για να φτάσει στον πυρήνα, ακολουθούμενη από 5d και 6s και αυξάνεται με την αύξηση του ιοντικού φορτίου. Ωστόσο, το πρασεοδύμιο μπορεί ακόμα να συνεχίσει να χάνει το τέταρτο και ακόμη και περιστασιακά το πέμπτο ηλεκτρόνιο σθένους, επειδή εμφανίζεται πολύ νωρίς στο σύστημα των λανθανιδών, όπου το πυρηνικό φορτίο είναι ακόμα αρκετά χαμηλό και η ενέργεια του υποβλήματος 4f είναι αρκετά υψηλή ώστε να επιτρέπει την απομάκρυνση του περισσότερο ηλεκτρόνιο σθένους.
Πρασεοδύμιο και όλα τα στοιχεία λανθανίδης (εκτόςλανθάνιο, υττερβίοκαιλουτέτιο, δεν υπάρχουν ασύζευκτα ηλεκτρόνια 4f) είναι παραμαγνητισμός σε θερμοκρασία δωματίου. Σε αντίθεση με άλλα μέταλλα σπάνιων γαιών που παρουσιάζουν αντισιδηρομαγνητική ή σιδηρομαγνητική σειρά σε χαμηλές θερμοκρασίες, το πρασεοδύμιο είναι παραμαγνητισμός σε όλες τις θερμοκρασίες πάνω από 1 Κ
Εφαρμογή Praseodymium
Το πρασεοδύμιο χρησιμοποιείται κυρίως με τη μορφή μικτών σπάνιων γαιών, όπως ως παράγοντας καθαρισμού και τροποποίησης για μεταλλικά υλικά, χημικούς καταλύτες, γεωργικές σπάνιες γαίες και ούτω καθεξής.Praseodymium neodymiumείναι το πιο παρόμοιο και δύσκολο να διαχωριστεί ζεύγος στοιχείων σπανίων γαιών, το οποίο είναι δύσκολο να διαχωριστεί με χημικές μεθόδους. Η βιομηχανική παραγωγή χρησιμοποιεί συνήθως μεθόδους εκχύλισης και ανταλλαγής ιόντων. Εάν χρησιμοποιούνται σε ζεύγη με τη μορφή εμπλουτισμένου νεοδυμίου πρασεοδύμιου, η κοινότητά τους μπορεί να χρησιμοποιηθεί πλήρως και η τιμή είναι επίσης φθηνότερη από τα προϊόντα ενός στοιχείου.
Κράμα νεοδυμίου πρασεοδύμιου(πρασεοδύμιο νεοδύμιο μέταλλο)έχει γίνει ένα ανεξάρτητο προϊόν, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο ως υλικό μόνιμου μαγνήτη όσο και ως πρόσθετο τροποποίησης για κράματα μη σιδηρούχων μετάλλων. Η δραστικότητα, η επιλεκτικότητα και η σταθερότητα του καταλύτη πυρόλυσης πετρελαίου μπορούν να βελτιωθούν με την προσθήκη συμπυκνώματος νεοδυμίου πρασεοδυμίου σε μοριακό κόσκινο Υ ζεόλιθου. Ως πρόσθετο πλαστικής τροποποίησης, η προσθήκη εμπλουτισμού με πρασεοδύμιο νεοδυμίου σε πολυτετραφθοροαιθυλένιο (PTFE) μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την αντοχή στη φθορά του PTFE.
Σπάνια γηΤα υλικά μόνιμου μαγνήτη είναι το πιο δημοφιλές πεδίο εφαρμογών σπάνιων γαιών σήμερα. Το πρασεοδύμιο από μόνο του δεν είναι εξαιρετικό ως υλικό μόνιμου μαγνήτη, αλλά είναι ένα εξαιρετικό συνεργιστικό στοιχείο που μπορεί να βελτιώσει τις μαγνητικές ιδιότητες. Η προσθήκη κατάλληλης ποσότητας πρασεοδυμίου μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά την απόδοση των υλικών μόνιμου μαγνήτη. Μπορεί επίσης να βελτιώσει την αντιοξειδωτική απόδοση (αντοχή στη διάβρωση του αέρα) και τις μηχανικές ιδιότητες των μαγνητών και έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε διάφορες ηλεκτρονικές συσκευές και κινητήρες.
Το Praseodymium μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για λείανση και στίλβωση υλικών. Όπως όλοι γνωρίζουμε, η καθαρή σκόνη στίλβωσης με βάση το δημήτριο είναι συνήθως ανοιχτό κίτρινο, το οποίο είναι ένα υψηλής ποιότητας γυαλιστικό υλικό για οπτικό γυαλί και έχει αντικαταστήσει την κόκκινη σκόνη οξειδίου του σιδήρου που έχει χαμηλή απόδοση στίλβωσης και μολύνει το περιβάλλον παραγωγής. Οι άνθρωποι έχουν διαπιστώσει ότι το πρασεοδύμιο έχει καλές γυαλιστικές ιδιότητες. Η γυαλιστική σκόνη σπάνιων γαιών που περιέχει πρασεοδύμιο θα εμφανίζεται κοκκινωπό καφέ, γνωστή και ως "κόκκινη σκόνη", αλλά αυτό το κόκκινο χρώμα δεν είναι κόκκινο οξειδίου του σιδήρου, αλλά λόγω της παρουσίας οξειδίου του πρασεοδύμιου, το χρώμα της σκόνης γυαλίσματος σπάνιων γαιών γίνεται πιο σκούρο. Το πρασεοδύμιο έχει επίσης χρησιμοποιηθεί ως νέο υλικό λείανσης για την κατασκευή τροχών λείανσης κορουνδίου που περιέχουν πρασεοδύμιο. Σε σύγκριση με τη λευκή αλουμίνα, η απόδοση και η ανθεκτικότητα μπορούν να βελτιωθούν κατά περισσότερο από 30% κατά την άλεση ανθρακούχου δομικού χάλυβα, ανοξείδωτου χάλυβα και κραμάτων υψηλής θερμοκρασίας. Προκειμένου να μειωθεί το κόστος, τα υλικά εμπλουτισμένα με πρασεοδύμιο νεοδυμίου χρησιμοποιούνταν συχνά ως πρώτες ύλες στο παρελθόν, εξ ου και η ονομασία τροχός λείανσης πρασεοδύμιου νεοδυμίου κορούνδιου.
Πυριτικοί κρύσταλλοι εμποτισμένοι με ιόντα πρασεοδυμίου έχουν χρησιμοποιηθεί για να επιβραδύνουν τους παλμούς φωτός σε αρκετές εκατοντάδες μέτρα ανά δευτερόλεπτο.
Η προσθήκη οξειδίου πρασεοδυμίου στο πυριτικό ζιρκόνιο θα γίνει λαμπερό κίτρινο και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως κεραμική χρωστική ουσία - κίτρινο πρασεοδύμιο. Το κίτρινο πρασεοδύμιο (Zr02-Pr6Oll-Si02) θεωρείται η καλύτερη κίτρινη κεραμική χρωστική ουσία, η οποία παραμένει σταθερή στους 1000 ℃ και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εφάπαξ ή επανακάψιμο.
Το πρασεοδύμιο χρησιμοποιείται και ως χρωστικό γυαλιού, με πλούσια χρώματα και μεγάλες δυνατότητες αγοράς. Μπορούν να παραχθούν προϊόντα από πράσινο γυαλί Praseodymium με λαμπερά χρώματα πράσινου πράσου και πράσινου κρεμμυδιού, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή πράσινων φίλτρων, καθώς και για τεχνητά και χειροτεχνήματα γυαλιού. Η προσθήκη οξειδίου πρασεοδυμίου και οξειδίου δημητρίου στο γυαλί μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως γυαλιά για συγκόλληση. Το θειούχο πρασεοδύμιο μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως πράσινο πλαστικό χρωστικό.
Ώρα δημοσίευσης: 29 Μαΐου 2023