Praseodymiumis het derde meest voorkomende lanthanide-element in het periodiek systeem van chemische elementen, met een overvloed van 9,5 ppm in de korst, slechts lager dancerium, yttrium,lanthaan, Enscandium.Het is het vijfde meest voorkomende element in zeldzame aardmetalen.Maar net als zijn naam,praseodymiumis een eenvoudig en onopgesmukt lid van de zeldzame aardmetalenfamilie.
CF Auer Von Welsbach ontdekte praseodymium in 1885.
In 1751 vond de Zweedse mineraloog Axel Fredrik Cronstedt een zwaar mineraal in het mijngebied van Bastnäs, dat later ceriet werd genoemd.Dertig jaar later stuurde de vijftienjarige Vilhelm Hisinger uit de familie die eigenaar was van de mijn zijn monsters naar Carl Scheele, maar hij ontdekte geen nieuwe elementen.In 1803, nadat Singer smid was geworden, keerde hij met Jöns Jacob Berzelius terug naar het mijngebied en scheidde een nieuw oxide af, de dwergplaneet 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 scheikundige Carl Gustaf Mosander datceriumoxidewas een mengsel van oxiden.Hij scheidde twee andere oxiden, die hij lanthana en didymia ‘didymia’ noemde (wat ‘tweeling’ betekent in het Grieks).Hij heeft de tekst gedeeltelijk ontleedceriumnitraatmonster door het in de lucht te roosteren en het vervolgens te behandelen met verdund salpeterzuur 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 gaasafdekking van de thoriumceriumdamplamp uitvond, met succes het ‘praseodymium neodymium’, de ‘siamese tweeling’, waaruit groen praseodymiumzout en roze gekleurd neodymiumzout werden gescheiden. twee nieuwe elementen.De ene heet “Praseodymium”, wat afkomstig is van het Griekse woord prason, wat groene verbinding betekent, omdat een oplossing van praseodymiumzout water een heldergroene kleur zal hebben;Het andere element heet “Neodymium“.De succesvolle scheiding van de “Siamese tweeling” stelde hen in staat hun talenten onafhankelijk te tonen.
Zilverwit metaal, zacht en taai.Praseodymium heeft bij kamertemperatuur een hexagonale kristalstructuur.De corrosieweerstand in lucht is sterker dan die van lanthaan, cerium, neodymium en europium, maar bij blootstelling aan lucht wordt een laag kwetsbaar zwart oxide geproduceerd, en een praseodymiummetaalmonster van één centimeter groot corrodeert binnen ongeveer een jaar volledig.
Net als de meestezeldzame aardelementen, vormt praseodymium hoogstwaarschijnlijk een +3 oxidatietoestand, wat de enige stabiele toestand is in waterige oplossingen.Praseodymium komt voor in een +4 oxidatietoestand in sommige bekende vaste verbindingen, en onder matrixscheidingsomstandigheden kan het een unieke +5 oxidatietoestand bereiken onder de lanthanide-elementen.
Het waterige praseodymium-ion is chartreuse, en bij veel industriële toepassingen van praseodymium is het vermogen betrokken om geel licht in lichtbronnen te filteren.
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 zendt 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.De 4f-orbitaal heeft lagere energieniveaus dan de 5d-orbitaal, wat niet van toepassing is op lanthaan en cerium, aangezien de plotselinge samentrekking van de 4f-orbitaal pas na lanthaan plaatsvindt en niet voldoende is om te voorkomen dat de 5d-schaal in cerium wordt bezet.Niettemin vertoont vast praseodymium een [Xe] 4f25d16s2-configuratie, waarbij één elektron in de 5d-schil lijkt op alle andere driewaardige lanthanide-elementen (behalve europium en ytterbium, die tweewaardig zijn in metallische toestanden).
Zoals de meeste lanthanide-elementen gebruikt praseodymium gewoonlijk 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 xenonkern van het elektron gaat om de kern te bereiken, gevolgd door 5d en 6s. , en neemt toe met de toename van de ionische lading.Praseodymium kan echter nog steeds het vierde en zelfs af en toe het vijfde valentie-elektron blijven verliezen, omdat het al heel vroeg in het lanthanidesysteem verschijnt, waar de nucleaire lading nog laag genoeg is en de 4f-subshell-energie hoog genoeg is om de verwijdering van kerndeeltjes mogelijk te maken. meer valentie-elektron.
Praseodymium en alle lanthanide-elementen (behalvelanthaan, ytterbiumEnlutetium, er zijn geen ongepaarde 4f-elektronen) zijn paramagnetisme bij kamertemperatuur.In tegenstelling tot andere zeldzame aardmetalen die bij lage temperaturen een antiferromagnetische of ferromagnetische ordening vertonen, is praseodymium paramagnetisme bij alle temperaturen boven 1K
Toepassing van Praseodymium
Praseodymium wordt meestal gebruikt in de vorm van gemengde zeldzame aardmetalen, zoals als zuiverings- en modificatiemiddel voor metalen materialen, chemische katalysatoren, zeldzame aardmetalen in de landbouw, enzovoort.Praseodymium-neodymiumis het meest vergelijkbare en moeilijk te scheiden paar zeldzame aardmetalen, dat moeilijk te scheiden is met chemische methoden.Industriële productie maakt meestal gebruik van extractie- en ionenuitwisselingsmethoden.Als ze in paren worden gebruikt in de vorm van verrijkt praseodymium neodymium, kan hun gemeenschappelijkheid volledig worden benut en is de prijs ook goedkoper dan producten met één element.
Praseodymium-neodymium-legering(praseodymium neodymium metaal)is een zelfstandig product geworden, dat zowel als permanent magneetmateriaal als modificatieadditief voor non-ferrometaallegeringen kan worden gebruikt.De activiteit, selectiviteit en stabiliteit van de kraakkatalysator voor aardolie kan worden verbeterd door praseodymium-neodymiumconcentraat toe te voegen aan de moleculaire zeef Y-zeoliet.Als additief voor kunststofmodificatie kan het toevoegen van praseodymium-neodymiumverrijking aan polytetrafluorethyleen (PTFE) de slijtvastheid van PTFE aanzienlijk verbeteren.
Zeldzame aardepermanente magneetmaterialen zijn tegenwoordig het meest populaire gebied van zeldzame aardmetalen.Praseodymium alleen is niet uitstekend als 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 antioxiderende werking (weerstand tegen luchtcorrosie) en de mechanische eigenschappen van magneten verbeteren, en wordt op grote schaal gebruikt in verschillende elektronische apparaten en motoren.
Praseodymium kan ook worden gebruikt voor het slijpen en polijsten van materialen.Zoals we allemaal weten, is puur polijstpoeder op ceriumbasis meestal lichtgeel, een hoogwaardig polijstmateriaal voor optisch glas, en heeft het het rode ijzeroxidepoeder vervangen dat een lage polijstefficiëntie heeft en de productieomgeving vervuilt.Mensen hebben ontdekt dat praseodymium goede polijsteigenschappen heeft.Zeldzame aarde-polijstpoeder dat praseodymium bevat, ziet er roodbruin uit, ook wel ‘rood poeder’ genoemd, maar deze rode kleur is niet ijzeroxiderood, maar door de aanwezigheid van praseodymiumoxide wordt de kleur van het zeldzame-aardepolijstpoeder donkerder.Praseodymium is ook gebruikt als nieuw slijpmateriaal om korundslijpstenen te maken die praseodymium bevatten.Vergeleken met wit aluminiumoxide kunnen de efficiëntie en duurzaamheid met meer dan 30% worden verbeterd bij het slijpen van koolstofconstructiestaal, roestvrij staal en hogetemperatuurlegeringen.Om de kosten te verlagen werden in het verleden vaak met praseodymium neodymium verrijkte materialen als grondstof gebruikt, vandaar de naam praseodymium neodymium korund slijpschijf.
Silicaatkristallen gedoteerd met praseodymiumionen zijn gebruikt om lichtpulsen te vertragen tot enkele honderden meters per seconde.
Het toevoegen van praseodymiumoxide aan zirkoniumsilicaat wordt heldergeel en kan worden gebruikt als keramisch pigment: praseodymiumgeel.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 herverbrandingsprocessen.
Praseodymium wordt ook gebruikt als glaskleurstof, met rijke kleuren en een grote potentiële markt.Er kunnen Praseodymium-groene glasproducten met heldere preigroene en lente-uigroene kleuren worden geproduceerd, die kunnen worden gebruikt voor de productie van groene filters en ook voor kunst- en ambachtsglas.Het toevoegen van praseodymiumoxide en ceriumoxide aan het glas kan worden gebruikt als lasbril.Praseodymiumsulfide kan ook worden gebruikt als groene plastic kleurstof.
Posttijd: 29 mei 2023