Praseodymje třetím nejhojnějším lanthanoidovým prvkem v periodické tabulce chemických prvků s výskytem 9,5 ppm v zemské kůře, což je pouze méně nežcer, yttrium,lanthanaskandiumJe to pátý nejhojnější prvek mezi vzácnými zeminami. Ale stejně jako jeho jméno,praseodymje jednoduchý a bez ozdob člen rodiny vzácných zemin.
Praseodym objevil v roce 1885 C. F. Auer von Welsbach.
V roce 1751 objevil švédský mineralog Axel Fredrik Cronstedt v dolech Bastnäs těžký minerál, který byl později pojmenován cerit. O třicet let později poslal patnáctiletý Vilhelm Hisinger z rodiny, která důl vlastnila, své vzorky Carlu Scheelemu, ale ten neobjevil žádné nové prvky. V roce 1803, poté, co se Singer stal kovářem, se vrátil do dolech s Jönsem Jacobem Berzeliem a oddělil nový oxid, trpasličí planetu Ceres, kterou objevili před dvěma lety. Cerium nezávisle oddělil Martin Heinrich Klaproth v Německu.
Mezi lety 1839 a 1843 švédský chirurg a chemik Carl Gustaf Mosander objevil, žeoxid ceričitýbyla směsí oxidů. Oddělil dva další oxidy, které nazval lanthan a didymia „didymia“ (v řečtině „dvojčata“). Částečně rozložildusičnan ceričitývzorek pražením na vzduchu a následným zpracováním zředěnou kyselinou dusičnou za účelem získání oxidu. Kovy, které tyto oxidy tvoří, se proto nazývajílanthanapraseodym.
V roce 1885 Rakušan C. F. Auer von Welsbach, který vynalezl gázový kryt pro thoriovo-cerovou lampu, úspěšně oddělil „praseodym-neodym“, „spojené dvojčata“, z nichž byla oddělena zelená praseodymová sůl a růžová neodymová sůl, a byly určeny jako dva nové prvky. Jeden se nazývá „praseodym“, což pochází z řeckého slova prason, což znamená zelená sloučenina, protože roztok praseodymové soli ve vodě bude mít jasně zelenou barvu; druhý prvek se nazývá „Neodym„Úspěšné oddělení „srostlých dvojčat“ jim umožnilo samostatně projevit svůj talent.“
Stříbrno-bílý kov, měkký a tvárný. Praseodym má při pokojové teplotě hexagonální krystalovou strukturu. Odolnost proti korozi na vzduchu je silnější než u lanthanu, ceru, neodymu a europia, ale při vystavení vzduchu se vytvoří vrstva křehkého černého oxidu a vzorek kovového praseodymu o velikosti jednoho centimetru zcela zkoroduje přibližně do jednoho roku.
Jako většinaprvky vzácných zeminPraseodym s největší pravděpodobností tvoří oxidační stav a+3, což je jeho jediný stabilní stav ve vodných roztocích. Praseodym se v některých známých pevných sloučeninách vyskytuje v oxidačním stavu a+4 a za podmínek separace matrice může dosáhnout jedinečného oxidačního stavu +5 mezi lanthanoidovými prvky.
Vodný praseodymový ion je chartreuse a mnoho průmyslových využití praseodymu zahrnuje jeho schopnost filtrovat žluté světlo ve světelných zdrojích.
Praseodymové elektronické rozložení
Elektronické emise:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f3
59 elektronů praseodymu je uspořádáno jako [Xe] 4f36s2. Teoreticky lze všech pět vnějších elektronů použít jako valenční elektron, ale použití všech pěti vnějších elektronů vyžaduje extrémní podmínky. Praseodym ve svých sloučeninách obecně emituje pouze tři nebo čtyři elektrony. Praseodym je prvním lanthanoidovým prvkem s elektronovou konfigurací, která odpovídá Aufbauovu principu. Jeho 4f orbitál má nižší energetické hladiny než 5d orbitál, což neplatí pro lanthan a cer, protože k náhlé kontrakci 4f orbitalu dochází až po lanthanu a není dostatečná k tomu, aby se zabránilo obsazení 5d vrstvy v ceru. Nicméně pevné praseodym vykazuje konfiguraci [Xe] 4f25d16s2, kde jeden elektron v 5d vrstvě se podobá všem ostatním trojmocným lanthanoidovým prvkům (s výjimkou europia a ytterbia, které jsou v kovovém stavu dvojmocné).
Stejně jako většina lanthanoidových prvků, i praseodym obvykle používá jako valenční elektrony pouze tři elektrony a zbývající 4f elektrony mají silný vazebný účinek: je to proto, že 4f orbita prochází inertním xenonovým jádrem elektronu, aby dosáhla jádra, následovaná 5d a 6s, a její počet se zvyšuje se zvyšujícím se iontovým nábojem. Praseodym však může i nadále ztrácet čtvrtý a občas i pátý valenční elektron, protože se objevuje velmi brzy v lanthanoidovém systému, kde je jaderný náboj stále dostatečně nízký a energie 4f podslupky je dostatečně vysoká, aby umožnila odstranění dalšího valenčního elektronu.
Praseodym a všechny lanthanoidové prvky (kromělanthan, ytterbiumalutecium, neexistují žádné nepárové 4f elektrony) jsou paramagnetistické při pokojové teplotě. Na rozdíl od jiných kovů vzácných zemin, které vykazují antiferomagnetické nebo feromagnetické uspořádání při nízkých teplotách, je praseodym paramagnetický při všech teplotách nad 1 K.
Aplikace praseodymu
Praseodym se nejčastěji používá ve formě směsí vzácných zemin, například jako čisticí a modifikační činidlo pro kovové materiály, chemické katalyzátory, zemědělské vzácné zeminy atd.Praseodym neodymje nejpodobnější a nejobtížněji oddělitelná dvojice prvků vzácných zemin, kterou je obtížné oddělit chemickými metodami. Průmyslová výroba obvykle využívá metody extrakce a iontové výměny. Pokud se používají v párech ve formě obohaceného praseodymu a neodymu, lze plně využít jejich společné vlastnosti a cena je také nižší než u produktů s jedním prvkem.
Slitina praseodymu a neodymu(praseodym (neodym)se stal nezávislým produktem, který lze použít jak jako materiál pro permanentní magnety, tak jako modifikační přísadu pro slitiny neželezných kovů. Aktivitu, selektivitu a stabilitu katalyzátoru krakování ropy lze zlepšit přidáním koncentrátu praseodymu a neodymu do molekulárního síta zeolitu Y. Jako modifikační přísada pro plasty může přidání obohacení polytetrafluorethylenu (PTFE) praseodymu a neodymu výrazně zlepšit odolnost PTFE proti opotřebení.
Vzácné zeminyMateriály s permanentními magnety jsou v současnosti nejoblíbenější oblastí aplikací vzácných zemin. Praseodym sám o sobě není vynikajícím materiálem pro permanentní magnety, ale je to vynikající synergický prvek, který může zlepšit magnetické vlastnosti. Přidání vhodného množství praseodymu může účinně zlepšit výkon materiálů s permanentními magnety. Může také zlepšit antioxidační vlastnosti (odolnost proti korozi na vzduchu) a mechanické vlastnosti magnetů a široce se používá v různých elektronických zařízeních a motorech.
Praseodym lze také použít k broušení a leštění materiálů. Jak všichni víme, lešticí prášek na bázi čistého ceru je obvykle světle žlutý a je vysoce kvalitním lešticím materiálem pro optické sklo. Nahradil červený prášek oxidu železa, který má nízkou lešticí účinnost a znečišťuje výrobní prostředí. Lidé zjistili, že praseodym má dobré lešticí vlastnosti. Lešticí prášek na kovy vzácných zemin obsahující praseodym se jeví jako červenohnědý, známý také jako „červený prášek“, ale tato červená barva není červená oxidu železa, ale kvůli přítomnosti oxidu praseodymu se barva lešticího prášku na kovy vzácných zemin stává tmavší. Praseodym se také používá jako nový brusný materiál k výrobě korundových brusných kotoučů obsahujících praseodym. Ve srovnání s bílým oxidem hlinitým lze při broušení uhlíkové konstrukční oceli, nerezové oceli a vysokoteplotních slitin zlepšit účinnost a trvanlivost o více než 30 %. Aby se snížily náklady, v minulosti se jako suroviny často používaly materiály obohacené praseodymem a neodymem, odtud název brusný kotouč s praseodymem a neodymem.
Krystaly silikátu dopované ionty praseodymu se používají ke zpomalení světelných pulzů na několik stovek metrů za sekundu.
Přidáním oxidu praseodymu do zirkonsilikátu se barva zbarví jasně žlutě a lze jej použít jako keramický pigment – praseodymovou žluť. Praseodymová žluť (Zr02-Pr6Oll-Si02) je považována za nejlepší žlutý keramický pigment, který zůstává stabilní až do 1000 ℃ a lze jej použít pro jednorázové použití nebo pro opětovné vypalování.
Praseodym se také používá jako barvivo skla, s bohatými barvami a velkým potenciálním trhem. Praseodymově zelené sklo lze vyrobit s jasně pórkově zelenou a jarně zelenou barvou, které lze použít k výrobě zelených filtrů a také pro umělecké a řemeslné sklo. Přidáním oxidu praseodymu a oxidu ceru do skla lze sklo použít jako ochranné brýle pro svařování. Sulfid praseodymu lze také použít jako zelené barvivo pro plasty.
Čas zveřejnění: 29. května 2023