Praseodymiumis het derde meest voorkomende lanthanide -element in het periodiek systeem van chemische elementen, met een overvloed van 9,5 ppm in de korst, alleen lager dancerium, yttrium,lanthaan, Enscandium. Het is het vijfde meest voorkomende element in zeldzame aardes. Maar net als zijn naam,praseodymiumis een eenvoudig en onopgesmukt lid van de zeldzame Earth -familie.
CF Auer von Welsbach ontdekte praseodymium in 1885.
In 1751 vond de Zweedse mineralogist Axel Fredrik Cronstedt een zwaar mineraal in het mijnbouwgebied Bastn ä, dat later Cerite werd genoemd. Dertig jaar later stuurde de vijftienjarige Vilhelm Hisinger uit de familie die de mijn bezat zijn monsters naar Carl Scheele, maar hij ontdekte geen nieuwe elementen. In 1803, nadat Singer een smid werd, keerde hij terug naar het mijngebied met J ö Ns Jacob Berzelius en scheidde een nieuw oxide, de Dwarf Planet Ceres, die ze twee jaar geleden ontdekten. Ceria werd onafhankelijk gescheiden door Martin Heinrich Klaproth in Duitsland.
Tussen 1839 en 1843 ontdekte de Zweedse chirurg en chemicus Carl Gustaf Mosander datceriumoxidewas een mengsel van oxiden. Hij scheidde twee andere oxiden, die hij Lanthana en Didymia 'Didymia' noemde (wat 'tweelingen' in het Grieks betekent). Hij ontleed deceriumnitraatMonster door het in de lucht te roosteren en vervolgens met verdund salpeterzuur te behandelen om het oxide te verkrijgen. De metalen die deze oxiden vormen, worden daarom genoemdlanthaanEnpraseodymium.
In 1885 scheidde CF Auer von Welsbach, een Oostenrijker die de Thorium Cerium Vapor -lamp gaasafdekking uitvond, met succes het "praseodymium neodymium", de "samengevoegde tweeling", waaruit groen praseodymiumzout en rooskleurig neodymiumzout werd gescheiden en twee nieuwe elementen zijn. Eén heet "praseodymium", dat afkomstig is van het Griekse woordprason, wat betekent groene verbinding omdat een oplossing van praseodymiumzoutwater een felgroene kleur zal hebben; Het andere element heet "Neodymium“. De succesvolle scheiding van de "samengevoegde tweelingen" stelde hen in staat om hun talenten onafhankelijk weer te geven.
Zilver wit metaal, zacht en ductiel. Praseodymium heeft een zeshoekige kristalstructuur bij kamertemperatuur. De corrosieweerstand in lucht is sterker dan die van lanthanum, cerium, neodymium en europium, maar wanneer blootgesteld aan lucht, wordt een laag fragiel zwart oxide geproduceerd en een praseodymiummetaalmonster van één centimeter -formaat volledig corrodeert binnen ongeveer een jaar.
Zoals de meestenZeldzame aardelementen, praseodymium vormt het meest waarschijnlijk een+3 oxidatietoestand, wat de enige stabiele toestand is in waterige oplossingen. Praseodymium bestaat in een+4 oxidatietoestand in enkele bekende vaste verbindingen, en onder matrixscheidingscondities kan het een unieke+5 oxidatietoestand bereiken onder lanthanide -elementen.
Het waterige praseodymiumion is chartreuse, en veel industrieel gebruik van praseodymium omvat zijn vermogen om geel licht te filteren in lichtbronnen.
Praseodymium elektronische lay -out
Elektronische emissies:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P66S2 4F3
De 59 elektronen van praseodymium zijn gerangschikt als [XE] 4F36S2. Theoretisch kunnen alle vijf buitenste elektronen worden gebruikt als valentie -elektron, maar het gebruik van alle vijf buitenste elektronen vereist extreme omstandigheden. Over het algemeen straalt praseodymium slechts drie of vier elektronen uit in zijn verbindingen. Praseodymium is het eerste lanthanide -element met een elektronische configuratie die voldoet aan het AUFBAU -principe. Het 4F -orbitaal heeft een lagere energieniveaus dan de 5D -orbital, die niet van toepassing is op lanthanum en cerium, omdat de plotselinge samentrekking van het 4F -orbitaal pas na het lanthanum optreedt en niet voldoende is om de 5D -schaal in cerium te vermijden. Desalniettemin vertoont solide praseodymium een [XE] 4F25D16S2 -configuratie, waarbij één elektron in de 5D -schaal lijkt op alle andere drievoudige lanthanide -elementen (behalve europium en ytterbium, die divalent zijn in metallische toestanden).
Zoals de meeste lanthanide -elementen, gebruikt praseodymium meestal slechts drie elektronen als valentie -elektron, en de resterende 4F -elektronen hebben een sterk bindend effect: dit komt omdat de 4F -baan door de inerte Xenon -kern van het elektron gaat om de kern te bereiken, gevolgd door 5D en 6S, en neemt toe met de toename van ionische lading. Praseodymium kan echter nog steeds het vierde en zelfs af en toe het vijfde valentie -elektron verliezen, omdat het heel vroeg in het lanthanidesysteem verschijnt, waar de nucleaire lading nog steeds laag genoeg is, en de 4F -subshell -energie is hoog genoeg om de verwijdering van meer valentie -elektron mogelijk te maken.
Praseodymium en alle lanthanide -elementen (behalvelanthaan, ytterbiumEnlutetium, er zijn geen ongepaarde 4F -elektronen) zijn paramagnetisme bij kamertemperatuur. In tegenstelling tot andere zeldzame aardmetalen die antiferromagnetische of ferromagnetische ordening bij lage temperaturen vertonen, is praseodymium paramagnetisme bij alle temperaturen boven 1k
Toepassing van praseodymium
Praseodymium wordt meestal gebruikt in de vorm van gemengde zeldzame aardes, zoals als een zuiverend en modificerend middel voor metaalmaterialen, chemische katalysatoren, agrarische zeldzame aardes, enzovoort.Praseodymium neodymiumis het meest vergelijkbare en moeilijke te scheiden paar zeldzame aardelementen, wat moeilijk te scheiden is door chemische methoden. Industriële productie maakt meestal gebruik van extractie- en ionenuitwisselingsmethoden. Als ze worden gebruikt in paren in de vorm van verrijkt praseodymium neodymium, kan hun gemeenschappelijkheid volledig worden gebruikt en is de prijs ook goedkoper dan producten met één element.
Praseodymium neodymiumlegering(praseodymium neodymium metaal)is een onafhankelijk product geworden, dat kan worden gebruikt als zowel een permanent magneetmateriaal als een modificatie-additief voor niet-ferrometaallegeringen. De activiteit, selectiviteit en stabiliteit van de katalysator met petroleumscheuren kunnen worden verbeterd door praseodymium neodymiumconcentraat toe te voegen aan y zeoliet moleculaire zeef. Als additief voor plastic modificatie kan het toevoegen van praseodymium neodymium verrijking aan polytetrluorethyleen (PTFE) de slijtvastheid van PTFE aanzienlijk verbeteren.
Zeldzame aardePermanente magneetmaterialen zijn tegenwoordig het meest populaire veld van zeldzame aardetoepassingen. Praseodymium alleen is niet uitstekend als een permanent magneetmateriaal, maar het is een uitstekend synergetisch element dat de magnetische eigenschappen kan verbeteren. Het toevoegen van een geschikte hoeveelheid praseodymium kan de prestaties van permanente magneetmaterialen effectief verbeteren. Het kan ook de antioxidantprestaties (luchtcorrosieweerstand) en mechanische eigenschappen van magneten verbeteren en is op grote schaal gebruikt in verschillende elektronische apparaten en motoren.
Praseodymium kan ook worden gebruikt voor slijp- en polijstmaterialen. Zoals we allemaal weten, is puur polijstpoeder op basis van cerium meestal lichtgeel, wat een hoogwaardig polijstmateriaal is voor optisch glas, en heeft het ijzeroxide-rode poeder vervangen dat een lage polijstefficiëntie heeft en de productieomgeving vervuilt. Mensen hebben ontdekt dat praseodymium goede polijsteigenschappen heeft. Zeldzame aardpolijstpoeder die praseodymium bevat, zal roodachtig bruin lijken, ook bekend als "rood poeder", maar deze rode kleur is niet ijzeroxide rood, maar vanwege de aanwezigheid van praseodymiumoxide wordt de kleur van het zeldzame aardpolijstpoeder donkerder. Praseodymium is ook gebruikt als een nieuw slijpmateriaal om korund -slijpende wielen te maken die praseodymium bevatten. In vergelijking met witte aluminiumoxide kan de efficiëntie en duurzaamheid worden verbeterd met meer dan 30% bij het slijpen van structureel staal, roestvrij staal en legeringen met roestvrijstalen en hoge temperatuur. Om de kosten te verlagen, werden in het verleden met praseodymium neodymium verrijkte materialen vaak als grondstoffen gebruikt, vandaar de naam praseodymium neodymium corundum slijpwiel.
Silicaatkristallen gedoteerd met praseodymiumionen zijn gebruikt om lichtpulsen te vertragen tot enkele honderden meters per seconde.
Het toevoegen van praseodymiumoxide aan zirkoniumsilicaat wordt helder geel en kan worden gebruikt als een keramisch pigment - praseodymium geel. Praseodymium geel (ZR02-PR6OLL-SI02) wordt beschouwd als het beste gele keramische pigment, dat stabiel blijft tot 1000 ℃ en kan worden gebruikt voor eenmalige of terugbindende processen.
Praseodymium wordt ook gebruikt als glazen kleurstof, met rijke kleuren en een grote potentiële markt. Praseodymium groene glasproducten met heldere pre -groene en lente -ui groene kleuren kunnen worden geproduceerd, die kunnen worden gebruikt om groene filters te produceren en ook voor kunst- en ambachten glas. Het toevoegen van praseodymiumoxide en ceriumoxide aan het glas kan worden gebruikt als bril voor lassen. Praseodymiumsulfide kan ook worden gebruikt als een groen plastic kleurstof.
Posttijd: 29-2023 mei