Praseodyymion kolmanneksi yleisin lantanidialkuaine kemiallisten alkuaineiden jaksollisessa taulukossa. Sen runsaus on 9,5 ppm kuoressa, vain pienempi kuincerium, yttrium,lantaani, jaskandium. Se on harvinaisten maametallien viidenneksi yleisin alkuaine. Mutta aivan kuten hänen nimensä,praseodyymion yksinkertainen ja koristamaton harvinaisten maametallien perheen jäsen.
CF Auer Von Welsbach löysi praseodyymin vuonna 1885.
Vuonna 1751 ruotsalainen mineralogi Axel Fredrik Cronstedt löysi Bastn ä:n kaivosalueelta raskaan mineraalin, joka nimettiin myöhemmin ceriitiksi. Kolmekymmentä vuotta myöhemmin 15-vuotias Vilhelm Hisinger kaivoksen omistavasta perheestä lähetti näytteensä Carl Scheelelle, mutta hän ei löytänyt uusia elementtejä. Vuonna 1803, kun Singeristä tuli seppä, hän palasi kaivosalueelle J ö ns Jacob Berzeliuksen kanssa ja erotti uuden oksidin, kääpiöplaneetan Ceresin, jonka he löysivät kaksi vuotta sitten. Martin Heinrich Klaproth erotti Cerian itsenäisesti Saksassa.
Vuosina 1839–1843 ruotsalainen kirurgi ja kemisti Carl Gustaf Mosander huomasi, ettäceriumoksidioli oksidien seos. Hän erotti kaksi muuta oksidia, joita hän kutsui lantaaniksi ja didymiaksi "didymiaksi" (kreikaksi "kaksoset"). Hän hajosi osittainceriumnitraattinäyte paahtamalla se ilmassa ja käsiteltiin sitten laimealla typpihapolla oksidin saamiseksi. Metallit, jotka muodostavat näitä oksideja, on siksi nimettylantaanijapraseodyymi.
Vuonna 1885 itävaltalainen CF Auer Von Welsbach, joka keksi toriumceriumhöyrylampun harsokansi, erotti onnistuneesti "praseodyymineodyymin", "liittyneet kaksoset", joista vihreä praseodyymisuola ja ruusunvärinen neodyymisuola erotettiin ja määritettiin kaksi uutta elementtiä. Yksi on nimeltään "Praseodymium", joka tulee kreikan sanasta prason, joka tarkoittaa vihreää yhdistettä, koska praseodyymi suolaveden liuos antaa kirkkaan vihreän värin; Toinen elementti on nimeltään "Neodyymi". "Yhteisten kaksosten" onnistunut erottaminen antoi heille mahdollisuuden näyttää kykyjään itsenäisesti.
Hopeanvalkoinen metalli, pehmeä ja taipuisa. Praseodyymilla on kuusikulmainen kiderakenne huoneenlämpötilassa. Korroosionkestävyys ilmassa on vahvempi kuin lantaanin, ceriumin, neodyymin ja europiumin, mutta ilmalle joutuessaan muodostuu hauras mustaoksidikerros ja sentin kokoinen praseodyymimetallinäyte syöpyy täysin noin vuodessa.
Kuten useimmatharvinaisten maametallien alkuaineita, praseodyymi muodostaa todennäköisimmin hapetustilan +3, joka on sen ainoa vakaa tila vesiliuoksissa. Praseodyymi on +4-hapetustilassa joissakin tunnetuissa kiinteissä yhdisteissä, ja matriisierotusolosuhteissa se voi saavuttaa ainutlaatuisen +5-hapetustilan lantanidialkuaineista.
Vesipitoinen praseodyymi-ioni on peruskäyttöä, ja moniin praseodyymin teollisiin käyttötarkoituksiin liittyy sen kyky suodattaa keltaista valoa valonlähteissä.
Praseodyymi elektroninen asettelu
Elektroniset päästöt:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f3
Praseodyymin 59 elektronia on järjestetty muotoon [Xe] 4f36s2. Teoriassa kaikkia viittä ulompaa elektronia voidaan käyttää valenssielektroneina, mutta kaikkien viiden ulomman elektronin käyttö vaatii äärimmäisiä olosuhteita. Yleensä praseodyymi emittoi vain kolme tai neljä elektronia yhdisteissään. Praseodyymi on ensimmäinen lantanidielementti, jonka elektroninen konfiguraatio on Aufbau-periaatteen mukainen. Sen 4f-kiertoradalla on alhaisemmat energiatasot kuin 5d-kiertoradalla, mikä ei sovellu lantaaniin ja ceriumiin, koska 4f-radan äkillinen supistuminen tapahtuu vasta lantaanin jälkeen, eikä se riitä välttämään 5d-kuoren miehitystä ceriumissa. Siitä huolimatta kiinteällä praseodyymillä on [Xe] 4f25d16s2 konfiguraatio, jossa yksi elektroni 5d-kuoressa muistuttaa kaikkia muita kolmiarvoisia lantanidialkuaineita (paitsi europiumia ja ytterbiumia, jotka ovat kaksiarvoisia metallitiloissa).
Kuten useimmat lantanidielementit, praseodyymi käyttää yleensä vain kolmea elektronia valenssielektroneina, ja lopuilla 4f-elektroneilla on vahva sitoutumisvaikutus: tämä johtuu siitä, että 4f-kiertorata kulkee elektronin inertin ksenonytimen läpi päästäkseen ytimeen, minkä jälkeen seuraavat 5d ja 6s ja kasvaa ionivarauksen kasvaessa. Praseodyymi voi kuitenkin edelleen menettää neljännen ja jopa satunnaisesti viidennen valenssielektronin, koska se ilmaantuu hyvin varhain lantanidijärjestelmässä, jossa ydinvaraus on vielä tarpeeksi alhainen ja 4f-alikuoren energia on riittävän korkea mahdollistaakseen elektronin poistamisen. enemmän valenssielektronia.
Praseodyymi ja kaikki lantanidielementit (paitsilantaani, ytterbiumjalutetium, parittomia 4f-elektroneja ei ole) ovat paramagnetismia huoneenlämpötilassa. Toisin kuin muut harvinaiset maametallit, jotka osoittavat antiferromagneettista tai ferromagneettista järjestystä alhaisissa lämpötiloissa, praseodyymi on paramagnetismia kaikissa yli 1 K lämpötiloissa
Praseodyymin käyttö
Praseodyymiä käytetään enimmäkseen harvinaisten maametallien sekoitettuna, kuten metallimateriaalien, kemiallisten katalyyttien, maatalouden harvinaisten maametallien ja niin edelleen puhdistavana ja modifioivana aineena.Praseodyymi neodyymion samankaltaisin ja vaikein erotettava harvinaisten maametallien pari, jota on vaikea erottaa kemiallisin menetelmin. Teollisessa tuotannossa käytetään yleensä uutto- ja ioninvaihtomenetelmiä. Jos niitä käytetään pareittain rikastetun praseodyymineodyymin muodossa, niiden yhteisyys voidaan hyödyntää täysimääräisesti, ja hinta on myös halvempi kuin yksielementtituotteita.
Praseodyymi-neodyymiseos(praseodyymi neodyymimetalli)on tullut itsenäinen tuote, jota voidaan käyttää sekä kestomagneettimateriaalina että muunnoslisäaineena ei-rautametalliseoksille. Raakaöljyn krakkauskatalyytin aktiivisuutta, selektiivisyyttä ja stabiilisuutta voidaan parantaa lisäämällä praseodyymineodyymikonsentraattia Y-zeoliittimolekyyliseulaan. Muovin modifiointilisäaineena praseodyymineodyymirikasteen lisääminen polytetrafluorieteeniin (PTFE) voi parantaa merkittävästi PTFE:n kulutuskestävyyttä.
Harvinainen maametallikestomagneettimateriaalit ovat nykyään suosituin harvinaisten maametallien käyttöalue. Praseodyymi ei yksinään ole erinomainen kestomagneettimateriaalina, mutta se on erinomainen synergistinen elementti, joka voi parantaa magneettisia ominaisuuksia. Lisäämällä sopiva määrä praseodyymiä voidaan tehokkaasti parantaa kestomagneettimateriaalien suorituskykyä. Se voi myös parantaa magneettien hapettumisenestokykyä (ilmakorroosionkestävyys) ja mekaanisia ominaisuuksia, ja sitä on käytetty laajalti erilaisissa elektronisissa laitteissa ja moottoreissa.
Praseodyymiä voidaan käyttää myös materiaalien hiontaan ja kiillotukseen. Kuten me kaikki tiedämme, puhdas ceriumpohjainen kiillotusjauhe on yleensä vaaleankeltainen, joka on korkealaatuinen optisen lasin kiillotusmateriaali, ja se on korvannut rautaoksidin punaisen jauheen, jolla on alhainen kiillotusteho ja saastuttaa tuotantoympäristöä. Ihmiset ovat havainneet, että praseodyymilla on hyvät kiillotusominaisuudet. Praseodyymiä sisältävä harvinaisen maametallin kiillotusjauhe näyttää punertavanruskealta, joka tunnetaan myös nimellä "punainen jauhe", mutta tämä punainen väri ei ole rautaoksidin punainen, vaan praseodyymioksidin läsnäolon vuoksi harvinaisten maametallien kiillotusjauheen väri tummenee. Praseodyymiä on käytetty myös uutena hiomamateriaalina praseodyymiä sisältävien korundihiomalaikkojen valmistuksessa. Valkoiseen alumiinioksidiin verrattuna tehokkuutta ja kestävyyttä voidaan parantaa yli 30 % hiottaessa hiilirakenneterästä, ruostumatonta terästä ja korkean lämpötilan metalliseoksia. Kustannusten alentamiseksi praseodyymi-neodyymirikastettuja materiaaleja käytettiin usein raaka-aineina aiemmin, mistä johtuu nimi praseodyymi-neodyymikorundihiomalaikka.
Praseodyymi-ioneilla seostettuja silikaattikiteitä on käytetty valopulssien hidastamiseen useisiin satoihin metriin sekunnissa.
Praseodyymioksidin lisääminen zirkoniumsilikaattiin muuttuu kirkkaan keltaiseksi ja sitä voidaan käyttää keraamisena pigmenttinä – praseodyyminkeltaisena. Praseodyymikeltaista (Zr02-Pr6Oll-Si02) pidetään parhaana keltaisena keraamisena pigmenttinä, joka pysyy vakaana jopa 1000 ℃ lämpötilassa ja jota voidaan käyttää kerta- tai uudelleenpolttoprosesseihin.
Praseodyymiä käytetään myös lasin väriaineena, jolla on rikkaat värit ja suuri markkinapotentiaali. Voidaan valmistaa praseodyyminvihreitä lasituotteita kirkkaan purjanvihreän ja sipulinvihreän värein, joista voidaan valmistaa vihreitä suodattimia ja myös taide- ja askartelulasia. Praseodyymioksidin ja ceriumoksidin lisäämistä lasiin voidaan käyttää suojalaseina hitsaukseen. Praseodyymisulfidia voidaan käyttää myös vihreänä muoviväriaineena.
Postitusaika: 29.5.2023