Praseodymär det tredje vanligaste lantanidelementet i det periodiska systemet, med en halt på 9,5 ppm i jordskorpan, bara lägre äncerium, yttrium,lantanochskandiumDet är det femte vanligaste grundämnet bland sällsynta jordartsmetaller. Men precis som hans namn,praseodymär en enkel och osminkad medlem av familjen sällsynta jordartsmetaller.
CF Auer Von Welsbach upptäckte praseodym år 1885.
År 1751 hittade den svenske mineralogen Axel Fredrik Cronstedt ett tungt mineral i Bastnäs gruvområde, vilket senare fick namnet cerit. Trettio år senare skickade den femtonårige Vilhelm Hisinger från familjen som ägde gruvan sina prover till Carl Scheele, men han upptäckte inga nya grundämnen. År 1803, efter att Singer blivit smed, återvände han till gruvområdet med Jöns Jacob Berzelius och separerade en ny oxid, dvärgplaneten Ceres, som de upptäckte för två år sedan. Ceriet separerades oberoende av Martin Heinrich Klaproth i Tyskland.
Mellan 1839 och 1843 upptäckte den svenske kirurgen och kemisten Carl Gustaf Mosander attceriumoxidvar en blandning av oxider. Han separerade två andra oxider, som han kallade lantana och didymia "didymia" (som betyder "tvillingar" på grekiska). Han sönderdelade delvisceriumnitratprovet genom att rosta det i luften och sedan behandla det med utspädd salpetersyra för att erhålla oxiden. Metallerna som bildar dessa oxider kallas därförlantanochpraseodym.
År 1885 lyckades C.F. Auer Von Welsbach, en österrikare som uppfann gasbindan för torium-cerium-ånglampor, separera "praseodym-neodym", de "siamesiska tvillingarna", från vilka grönt praseodymsalt och rosafärgat neodymsalt separerades och fastställdes vara två nya grundämnen. Det ena kallas "praseodym", vilket kommer från det grekiska ordet prason, som betyder grön förening eftersom en lösning av praseodymsaltvatten får en ljusgrön färg; det andra grundämnet kallas "NeodymDen framgångsrika separationen av de "siamesiska tvillingarna" gjorde det möjligt för dem att visa sina talanger självständigt.
Silvervit metall, mjuk och duktil. Praseodym har en hexagonal kristallstruktur vid rumstemperatur. Korrosionsbeständigheten i luft är starkare än för lantan, cerium, neodym och europium, men när den utsätts för luft produceras ett lager av skör svart oxid, och ett en centimeter stort praseodymmetallprov korroderar fullständigt inom ungefär ett år.
Liksom de flestasällsynta jordartsmetaller, praseodym bildar sannolikt ett +3 oxidationstillstånd, vilket är dess enda stabila tillstånd i vattenlösningar. Praseodym existerar i ett +4 oxidationstillstånd i vissa kända fasta föreningar, och under matrisseparationsförhållanden kan det nå ett unikt +5 oxidationstillstånd bland lantanidelement.
Den vattenhaltiga praseodymjonen är chartreuse, och många industriella användningsområden för praseodym involverar dess förmåga att filtrera gult ljus i ljuskällor.
Praseodym elektronisk layout
Elektroniska utsläpp:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f3
De 59 elektronerna i praseodym är arrangerade som [Xe] 4f36s2. Teoretiskt sett kan alla fem yttre elektroner användas som valenselektroner, men användningen av alla fem yttre elektroner kräver extrema förhållanden. Generellt sett avger praseodym endast tre eller fyra elektroner i sina föreningar. Praseodym är det första lantanidelementet med en elektronisk konfiguration som överensstämmer med Aufbau-principen. Dess 4f-orbital har lägre energinivåer än 5d-orbitalen, vilket inte är tillämpligt på lantan och cerium, eftersom den plötsliga sammandragningen av 4f-orbitalen inte sker förrän efter lantan och inte är tillräcklig för att undvika att ockupera 5d-skalet i cerium. Fast praseodym uppvisar dock en [Xe] 4f25d16s2-konfiguration, där en elektron i 5d-skalet liknar alla andra trevärda lantanidelement (förutom europium och ytterbium, som är tvåvärda i metalliska tillstånd).
Liksom de flesta lantanidelement använder praseodym vanligtvis endast tre elektroner som valenselektron, och de återstående 4f-elektronerna har en stark bindningseffekt: detta beror på att 4f-banan passerar genom elektronens inerta xenonkärna för att nå kärnan, följt av 5d och 6s, och ökar med ökningen av jonladdningen. Praseodym kan dock fortfarande fortsätta att förlora den fjärde och till och med ibland den femte valenselektronen, eftersom den uppträder mycket tidigt i lantanidsystemet, där kärnladdningen fortfarande är tillräckligt låg och 4f-underskalenergin är tillräckligt hög för att möjliggöra avlägsnande av mer valenselektron.
Praseodym och alla lantanidelement (utomlantan, ytterbiumochlutetium, det finns inga oparade 4f-elektroner) är paramagnetiska vid rumstemperatur. Till skillnad från andra sällsynta jordartsmetaller som uppvisar antiferromagnetisk eller ferromagnetisk ordning vid låga temperaturer, är praseodym paramagnetisk vid alla temperaturer över 1K.
Applicering av praseodym
Praseodym används mestadels i form av blandade sällsynta jordartsmetaller, såsom ett renings- och modifieringsmedel för metallmaterial, kemiska katalysatorer, jordbruksrelaterade sällsynta jordartsmetaller och så vidare.Praseodym neodymär det mest lika och svårseparerade paret av sällsynta jordartsmetaller, vilket är svårt att separera med kemiska metoder. Industriell produktion använder vanligtvis extraktions- och jonbytesmetoder. Om de används parvis i form av anrikat praseodym-neodym kan deras gemensamma egenskaper utnyttjas fullt ut, och priset är också lägre än produkter med ett enda element.
Praseodym neodymlegering(praseodym (neodymmetall)har blivit en oberoende produkt som kan användas både som permanentmagnetmaterial och modifieringstillsats för icke-järnmetalllegeringar. Aktiviteten, selektiviteten och stabiliteten hos petroleumkrackningskatalysatorn kan förbättras genom att tillsätta praseodym-neodymkoncentrat till Y-zeolitmolekylsikt. Som plastmodifieringstillsats kan tillsats av praseodym-neodymanrikning till polytetrafluoreten (PTFE) avsevärt förbättra slitstyrkan hos PTFE.
Sällsynta jordartsmetallerPermanentmagnetmaterial är det mest populära området för sällsynta jordartsmetaller idag. Praseodym är ensamt inte enastående som permanentmagnetmaterial, men det är ett utmärkt synergistiskt element som kan förbättra magnetiska egenskaper. Att tillsätta en lämplig mängd praseodym kan effektivt förbättra prestandan hos permanentmagnetmaterial. Det kan också förbättra antioxidantprestanda (luftkorrosionsbeständighet) och mekaniska egenskaper hos magneter, och har använts i stor utsträckning i olika elektroniska apparater och motorer.
Praseodym kan också användas för slipning och polering av material. Som vi alla vet är rent ceriumbaserat polerpulver vanligtvis ljusgult, vilket är ett högkvalitativt polermaterial för optiskt glas, och har ersatt det röda järnoxidpulvret som har låg poleringseffektivitet och förorenar produktionsmiljön. Människor har upptäckt att praseodym har goda poleringsegenskaper. Sällsynta jordartsmetallers polerpulver som innehåller praseodym kommer att se rödbrunt ut, även känt som "rött pulver", men denna röda färg är inte järnoxidrött, men på grund av närvaron av praseodymoxid blir färgen på det sällsynta jordartsmetallers polerpulver mörkare. Praseodym har också använts som ett nytt slipmaterial för att tillverka korundslipskivor som innehåller praseodym. Jämfört med vit aluminiumoxid kan effektiviteten och hållbarheten förbättras med mer än 30 % vid slipning av kolkonstruktionsstål, rostfritt stål och högtemperaturlegeringar. För att minska kostnaderna användes ofta praseodym-neodymberikade material som råmaterial tidigare, därav namnet praseodym-neodymkorundslipskiva.
Silikatkristaller dopade med praseodymjoner har använts för att bromsa ljuspulser till flera hundra meter per sekund.
Att tillsätta praseodymoxid till zirkoniumsilikat blir klargult och kan användas som ett keramiskt pigment – praseodymgult. Praseodymgult (Zr02-Pr6Oll-Si02) anses vara det bästa gula keramiska pigmentet, vilket förblir stabilt upp till 1000 ℃ och kan användas för engångs- eller ombränningsprocesser.
Praseodym används också som glasfärgämne, med rika färger och stor potentiell marknad. Praseodymgröna glasprodukter med ljusa purjolöksgröna och salladslöksgröna färger kan produceras, vilka kan användas för att tillverka gröna filter och även för konst- och hantverksglas. Genom att tillsätta praseodymoxid och ceriumoxid till glaset kan det användas som skyddsglasögon för svetsning. Praseodymsulfid kan också användas som ett grönt plastfärgämne.
Publiceringstid: 29 maj 2023