Praseodymär det tredje vanligaste lantanidelementet i det periodiska systemet för kemiska grundämnen, med ett överflöd på 9,5 ppm i skorpan, endast lägre äncerium, yttrium,lantan, ochskandium.Det är det femte vanligaste grundämnet i sällsynta jordartsmetaller.Men precis som hans namn,praseodymär en enkel och osmyckad medlem av familjen sällsynta jordartsmetaller.
CF Auer Von Welsbach upptäckte praseodym 1885.
År 1751 hittade den svenske mineralogen Axel Fredrik Cronstedt ett tungt mineral i Bastn ä s gruvområde, som senare fick namnet cerit.Trettio år senare skickade femtonårige Vilhelm Hisinger från familjen som ägde gruvan sina prover till Carl Scheele, men han upptäckte inga nya element.1803, efter att Singer blivit smed, återvände han till gruvområdet med J ö ns Jacob Berzelius och separerade en ny oxid, dvärgplaneten Ceres, som de upptäckte för två år sedan.Ceria 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 lanthana 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 är därför namngivnalantanochpraseodym.
År 1885 separerade CF Auer Von Welsbach, en österrikare som uppfann thoriumcerium ånglampans gasväv, framgångsrikt "praseodymium neodymium", de "sammanfogade tvillingarna", från vilka grönt praseodymiumsalt och rosafärgat neodymsalt separerades och bestämdes att vara två nya element.Den ena heter "Praseodymium", som kommer från det grekiska ordet prason, som betyder grön förening eftersom en lösning av praseodym saltvatten kommer att ge en klargrön färg;Det andra elementet heter "Neodym".Den framgångsrika separationen av de "sammansamma tvillingarna" gjorde det möjligt för dem att visa sina talanger på egen hand.
Silver vit metall, mjuk och seg.Praseodym har en hexagonal kristallstruktur vid rumstemperatur.Korrosionsbeständigheten i luft är starkare än hos lantan, cerium, neodym och europium, men när de utsätts för luft bildas ett lager av ömtålig svart oxid, och ett en centimeter stort praseodymiummetallprov korroderar fullständigt inom cirka ett år.
Som de flestasällsynta jordartsmetaller, är det mest sannolikt att praseodym bildar ett +3 oxidationstillstånd, vilket är dess enda stabila tillstånd i vattenlösningar.Praseodym finns 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 användningar av praseodym involverar dess förmåga att filtrera gult ljus i ljuskällor.
Praseodymium elektronisk layout
Elektroniska utsläpp:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f3
De 59 elektronerna i praseodym är ordnade som [Xe] 4f36s2.Teoretiskt kan alla fem yttre elektronerna användas som valenselektroner, men användningen av alla fem yttre elektronerna kräver extrema förhållanden.I allmänhet avger praseodym bara tre eller fyra elektroner i sina föreningar.Praseodymium 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 tillämpbart på lantan och cerium, eftersom den plötsliga sammandragningen av 4f-orbitalen inte inträffar 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).
Precis som de flesta lantanidelement använder praseodym vanligtvis bara tre elektroner som valenselektron, och de återstående 4f-elektronerna har 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 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-underskalsenergin är tillräckligt hög för att tillåta avlägsnande av mer valenselektron.
Praseodym och alla lantanidelement (utomlantan, ytterbiumochlutetium, det finns inga oparade 4f-elektroner) är paramagnetism vid rumstemperatur.Till skillnad från andra sällsynta jordartsmetaller som uppvisar antiferromagnetisk eller ferromagnetisk ordning vid låga temperaturer, är praseodym paramagnetism vid alla temperaturer över 1K
Applicering av Praseodymium
Praseodymium används mestadels i form av blandade sällsynta jordartsmetaller, såsom som ett renings- och modifieringsmedel för metallmaterial, kemiska katalysatorer, sällsynta jordartsmetaller från jordbruket, och så vidare.Praseodymium neodymär det mest lika och svåra att separera paret av sällsynta jordartsmetaller, vilket är svårt att separera med kemiska metoder.Industriell produktion använder vanligtvis extraktion och jonbytesmetoder.Om de används i par i form av anrikat praseodymium neodym, kan deras gemensamhet utnyttjas fullt ut, och priset är också billigare än enelementsprodukter.
Praseodymium neodymlegering(praseodym neodym metall)har blivit en oberoende produkt, som kan användas både som permanentmagnetmaterial och modifieringstillsats för icke-järnmetallegeringar.Aktiviteten, selektiviteten och stabiliteten hos petroleumkrackningskatalysator kan förbättras genom att tillsätta praseodymiumneodymkoncentrat till Y-zeolitmolekylsikten.Som en plastmodifieringstillsats kan tillsats av anrikning av praseodymiumneodym till polytetrafluoreten (PTFE) avsevärt förbättra slitstyrkan hos PTFE.
Sällsynt jordpermanentmagnetmaterial är det mest populära området för sällsynta jordartsmetaller idag.Praseodym ensamt är 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 enheter och motorer.
Praseodymium 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 funnit att praseodym har goda polerande egenskaper.Sällsynt jordartsmetallpolerpulver som innehåller praseodym kommer att se rödbrunt ut, även känt som "rött pulver", men denna röda färg är inte järnoxidröd, men på grund av närvaron av praseodymoxid blir färgen på det sällsynta jordartsmetallpulvret mörkare.Praseodym har också använts som ett nytt slipmaterial för att tillverka korundslipskivor som innehåller praseodym.Jämfört med vit aluminiumoxid kan effektivitet och hållbarhet förbättras med mer än 30 % vid slipning av kolkonstruktionsstål, rostfritt stål och högtemperaturlegeringar.För att minska kostnaderna användes ofta praseodymium neodymberikade material som råmaterial tidigare, därav namnet praseodymium neodym korund slipskiva.
Silikatkristaller dopade med praseodymjoner har använts för att bromsa ljuspulser till flera hundra meter per sekund.
Att tillsätta praseodymoxid till zirkoniumsilikat blir ljusgult och kan användas som ett keramiskt pigment – praseodymgult.Praseodymiumgul (Zr02-Pr6Oll-Si02) anses vara det bästa gula keramiska pigmentet, som förblir stabilt vid upp till 1000 ℃ och kan användas för engångs- eller återförbränningsprocesser.
Praseodymium används också som glasfärgningsmedel, med rika färger och stor potentiell marknad.Praseodymiumgröna glasprodukter med ljusa purjolökgröna och salladsgröna färger kan tillverkas, som kan användas för att producera gröna filter och även för konst- och hantverksglas.Tillsats av praseodymoxid och ceriumoxid till glaset kan användas som skyddsglasögon för svetsning.Praseodymiumsulfid kan också användas som ett grönt plastfärgämne.
Posttid: 29 maj 2023