Praseodymiumay ang ikatlong pinakamaraming elemento ng lanthanide sa periodic table ng mga elemento ng kemikal, na may kasaganaan na 9.5 ppm sa crust, mas mababa lamang sacerium, yttrium,lanthanum, atscandium. Ito ang ikalimang pinaka-masaganang elemento sa mga rare earth. Ngunit tulad ng kanyang pangalan,praseodymiumay isang simple at walang palamuti na miyembro ng rare earth family.
Natuklasan ni CF Auer Von Welsbach ang praseodymium noong 1885.
Noong 1751, natagpuan ng Swedish mineralogist na si Axel Fredrik Cronstedt ang isang mabigat na mineral sa lugar ng pagmimina ng Bastn ä, na kalaunan ay pinangalanang cerite. Makalipas ang tatlumpung taon, ang labinlimang taong gulang na si Vilhelm Hisinger mula sa pamilyang nagmamay-ari ng minahan ay nagpadala ng kanyang mga sample kay Carl Scheele, ngunit wala siyang natuklasang anumang mga bagong elemento. Noong 1803, matapos maging panday si Singer, bumalik siya sa lugar ng pagmimina kasama si J ö ns Jacob Berzelius at pinaghiwalay ang isang bagong oksido, ang dwarf planetang Ceres, na natuklasan nila dalawang taon na ang nakararaan. Ang Ceria ay pinaghiwalay nang nakapag-iisa ni Martin Heinrich Klaproth sa Germany.
Sa pagitan ng 1839 at 1843, natuklasan ng Swedish surgeon at chemist na si Carl Gustaf Mosander nacerium oxideay isang pinaghalong oxides. Pinaghiwalay niya ang dalawa pang oxide, na tinawag niyang lanthana at didymia na "didymia" (nangangahulugang "kambal" sa Greek). Bahagyang nabulok niya angcerium nitratesample sa pamamagitan ng pag-ihaw nito sa hangin, at pagkatapos ay tratuhin ito ng dilute na nitric acid upang makuha ang oxide. Ang mga metal na bumubuo sa mga oxide na ito ay pinangalananlanthanumatpraseodymium.
Noong 1885, matagumpay na pinaghiwalay ni CF Auer Von Welsbach, isang Austrian na nag-imbento ng thorium cerium vapor lamp gauze cover, ang "praseodymium neodymium", ang "conjoined twins", kung saan pinaghiwalay ang berdeng praseodymium salt at kulay rosas na neodymium salt at natukoy na maging dalawang bagong elemento. Ang isa ay pinangalanang "Praseodymium", na nagmula sa salitang Griyego na prason, ibig sabihin ay berdeng tambalan dahil ang solusyon ng praseodymium na tubig-alat ay magpapakita ng maliwanag na berdeng kulay; Ang isa pang elemento ay pinangalanang "Neodymium“. Ang matagumpay na paghihiwalay ng "conjoined twins" ay nagbigay-daan sa kanila upang ipakita ang kanilang mga talento nang nakapag-iisa.
Pilak na puting metal, malambot at malagkit. Ang Praseodymium ay may heksagonal na istraktura ng kristal sa temperatura ng silid. Ang resistensya ng kaagnasan sa hangin ay mas malakas kaysa sa lanthanum, cerium, neodymium, at europium, ngunit kapag nalantad sa hangin, isang layer ng marupok na itim na oksido ang nagagawa, at ang isang sample ng praseodymium metal na may sukat na isang sentimetro ay ganap na naaagnas sa loob ng halos isang taon.
Tulad ng karamihanmga elemento ng bihirang lupa, ang praseodymium ay pinaka-malamang na bumuo ng isang +3 na estado ng oksihenasyon, na ang tanging matatag na estado nito sa mga may tubig na solusyon. Ang praseodymium ay umiiral sa isang +4 na estado ng oksihenasyon sa ilang kilalang solidong compound, at sa ilalim ng mga kondisyon ng paghihiwalay ng matrix, maaari itong umabot sa isang natatanging+5 na estado ng oksihenasyon sa mga elemento ng lanthanide.
Ang may tubig na praseodymium ion ay chartreuse, at maraming pang-industriya na paggamit ng praseodymium ay kinabibilangan ng kakayahang mag-filter ng dilaw na liwanag sa mga pinagmumulan ng liwanag.
Praseodymium electronic na layout
Mga elektronikong emisyon:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f3
Ang 59 electron ng praseodymium ay nakaayos bilang [Xe] 4f36s2. Sa teorya, lahat ng limang panlabas na electron ay maaaring gamitin bilang valence electron, ngunit ang paggamit ng lahat ng limang panlabas na electron ay nangangailangan ng matinding kundisyon. Sa pangkalahatan, ang praseodymium ay naglalabas lamang ng tatlo o apat na electron sa mga compound nito. Ang Praseodymium ay ang unang elemento ng lanthanide na may elektronikong pagsasaayos na umaayon sa prinsipyo ng Aufbau. Ang 4f orbital nito ay may mas mababang antas ng enerhiya kaysa sa 5d orbital, na hindi naaangkop sa lanthanum at cerium, dahil ang biglaang pag-urong ng 4f orbital ay hindi nangyayari hanggang pagkatapos ng lanthanum at hindi ito sapat upang maiwasang masakop ang 5d shell sa cerium. Gayunpaman, ang solid praseodymium ay nagpapakita ng isang [Xe] 4f25d16s2 configuration, kung saan ang isang electron sa 5d shell ay kahawig ng lahat ng iba pang trivalent na elemento ng lanthanide (maliban sa europium at ytterbium, na divalent sa mga metal na estado).
Tulad ng karamihan sa mga elemento ng lanthanide, ang praseodymium ay kadalasang gumagamit lamang ng tatlong electron bilang valence electron, at ang natitirang 4f electron ay may malakas na epekto sa pagbubuklod: ito ay dahil ang 4f orbit ay dumadaan sa inert xenon core ng electron upang maabot ang nucleus, na sinusundan ng 5d at 6s , at tumataas sa pagtaas ng ionic charge. Gayunpaman, ang praseodymium ay maaari pa ring patuloy na mawala ang ikaapat at kahit paminsan-minsan ang ikalimang valence electron, dahil lumalabas ito nang napakaaga sa sistema ng lanthanide, kung saan ang nuclear charge ay mababa pa rin, at ang 4f subshell energy ay sapat na mataas upang payagan ang pag-alis ng mas maraming valence electron.
Praseodymium at lahat ng elemento ng lanthanide (malibanlanthanum, ytterbiumatlutetium, walang mga unpaired na 4f electron) ay paramagnetism sa temperatura ng silid. Hindi tulad ng iba pang mga rare earth metal na nagpapakita ng antiferromagnetic o ferromagnetic na pagkakasunud-sunod sa mababang temperatura, ang praseodymium ay paramagnetism sa lahat ng temperaturang higit sa 1K
Paglalapat ng Praseodymium
Ang praseodymium ay kadalasang ginagamit sa anyo ng mga pinaghalong bihirang lupa, tulad ng bilang isang ahente ng paglilinis at pagbabago para sa mga metal na materyales, mga kemikal na catalyst, pang-agrikultura na bihirang lupa, at iba pa.Praseodymium neodymiumay ang pinakakatulad at mahirap na paghiwalayin ang pares ng mga elemento ng bihirang lupa, na mahirap paghiwalayin sa pamamagitan ng mga kemikal na pamamaraan. Ang pang-industriya na produksyon ay karaniwang gumagamit ng mga pamamaraan ng pagkuha at pagpapalitan ng ion. Kung ginagamit ang mga ito nang magkapares sa anyo ng enriched praseodymium neodymium, ang kanilang pagkakatulad ay maaaring ganap na magamit, at ang presyo ay mas mura rin kaysa sa mga produkto ng solong elemento.
Praseodymium neodymium haluang metal(praseodymium neodymium metal)ay naging isang independiyenteng produkto, na maaaring gamitin bilang parehong permanenteng magnet na materyal at isang modification additive para sa non-ferrous metal alloys. Ang aktibidad, selectivity at katatagan ng petroleum cracking catalyst ay maaaring mapabuti sa pamamagitan ng pagdaragdag ng praseodymium neodymium concentrate sa Y zeolite molecular sieve. Bilang isang plastic modification additive, ang pagdaragdag ng praseodymium neodymium enrichment sa polytetrafluoroethylene (PTFE) ay maaaring makabuluhang mapabuti ang wear resistance ng PTFE.
Rare earthAng mga permanenteng materyal na pang-akit ay ang pinakasikat na larangan ng mga rare earth application ngayon. Ang praseodymium lamang ay hindi namumukod-tangi bilang isang permanenteng magnet na materyal, ngunit ito ay isang mahusay na synergistic na elemento na maaaring mapabuti ang magnetic properties. Ang pagdaragdag ng naaangkop na dami ng praseodymium ay maaaring epektibong mapabuti ang pagganap ng mga permanenteng magnet na materyales. Mapapabuti din nito ang pagganap ng antioxidant (paglaban sa kaagnasan ng hangin) at mga mekanikal na katangian ng mga magnet, at malawakang ginagamit sa iba't ibang mga elektronikong aparato at motor.
Maaari ding gamitin ang praseodymium para sa paggiling at pag-polish ng mga materyales. Tulad ng alam nating lahat, ang purong cerium based polishing powder ay karaniwang mapusyaw na dilaw, na isang de-kalidad na polishing material para sa optical glass, at pinalitan ang iron oxide red powder na may mababang kahusayan sa pag-polish at nagpaparumi sa kapaligiran ng produksyon. Natuklasan ng mga tao na ang praseodymium ay may mahusay na mga katangian ng buli. Ang rare earth polishing powder na naglalaman ng praseodymium ay lilitaw na mapula-pula kayumanggi, na kilala rin bilang "pulang pulbos", ngunit ang pulang kulay na ito ay hindi pula na iron oxide, ngunit dahil sa pagkakaroon ng praseodymium oxide, ang kulay ng rare earth polishing powder ay nagiging mas madilim. Ginamit din ang Praseodymium bilang isang bagong materyal sa paggiling upang gumawa ng mga gulong ng paggiling ng corundum na naglalaman ng praseodymium. Kung ikukumpara sa puting alumina, ang kahusayan at tibay ay maaaring mapabuti ng higit sa 30% kapag naggigiling ng carbon structural steel, hindi kinakalawang na asero, at mga haluang metal na may mataas na temperatura. Upang mabawasan ang mga gastos, ang mga praseodymium neodymium enriched na materyales ay kadalasang ginagamit bilang mga hilaw na materyales sa nakaraan, kaya tinawag na praseodymium neodymium corundum grinding wheel.
Ang mga silicate na kristal na doped na may mga praseodymium ions ay ginamit upang pabagalin ang mga light pulse sa ilang daang metro bawat segundo.
Ang pagdaragdag ng praseodymium oxide sa zirconium silicate ay magiging maliwanag na dilaw at maaaring magamit bilang isang ceramic pigment - dilaw na praseodymium. Ang Praseodymium yellow (Zr02-Pr6Oll-Si02) ay itinuturing na pinakamahusay na dilaw na ceramic pigment, na nananatiling stable hanggang sa 1000 ℃ at maaaring magamit para sa isang beses o reburning na proseso.
Ginagamit din ang Praseodymium bilang pangkulay ng salamin, na may mayayamang kulay at malaking potensyal na merkado. Ang mga produktong praseodymium green glass na may maliwanag na leek green at scallion green na mga kulay ay maaaring gawin, na magagamit upang makagawa ng mga berdeng filter at gayundin para sa arts and crafts glass. Ang pagdaragdag ng praseodymium oxide at cerium oxide sa salamin ay maaaring gamitin bilang salaming de kolor para sa hinang. Ang praseodymium sulfide ay maaari ding gamitin bilang isang green plastic colorant.
Oras ng post: Mayo-29-2023