Празеодимијумје трећи најзаступљенији лантаноидни елемент у периодном систему хемијских елемената, са обиљем од 9,5 ppm у кори, што је само мање одцеријум, итријум,лантанискандијумТо је пети најзаступљенији елемент међу ретким земним металима. Али баш као и његово име,празеодимијумје једноставан и неукрашен члан породице ретких земаља.
ЦФ Ауер фон Велсбах је открио празеодимијум 1885. године.
Године 1751, шведски минералог Аксел Фредрик Кронштет пронашао је тешки минерал у рударском подручју Бастнес, који је касније назван церит. Тридесет година касније, петнаестогодишњи Вилхелм Хисингер из породице која је поседовала рудник послао је своје узорке Карлу Шелеу, али он није открио никакве нове елементе. Године 1803, након што је Сингер постао ковач, вратио се у рударско подручје са Јенсом Јакобом Берцелијусом и одвојио нови оксид, патуљасту планету Церес, коју су открили пре две године. Церију је независно одвојио Мартин Хајнрих Клапрот у Немачкој.
Између 1839. и 1843. године, шведски хирург и хемичар Карл Густаф Мосандер открио је дацеријум оксидбила је мешавина оксида. Одвојио је два друга оксида, које је назвао лантан и дидимију „дидимија“ (што на грчком значи „близанци“). Делимично је разложиоцеријум нитратузорак печењем на ваздуху, а затим третиран разблаженом азотном киселином да би се добио оксид. Метали који формирају ове оксиде су стога названилантанипразеодимијум.
Године 1885, Ц. Ф. Ауер фон Велсбах, Аустријанац који је изумео газу за лампу са торијум-церијумском паром, успешно је раздвојио „празеодимијум неодимијум“, „спојене близанце“, од којих су издвојене зелена празеодимијумска со и ружичаста неодимијумска со, за које је утврђено да су два нова елемента. Један је назван „празеодимијум“, што потиче од грчке речи prason, што значи зелено једињење, јер раствор празеодимијумске соли у води показује јарко зелену боју; други елемент је назван „Неодимијум„Успешно раздвајање „сијамских близанаца“ омогућило им је да самостално покажу своје таленте.“
Сребрно бели метал, мекан и дуктилан. Празеодимијум има хексагоналну кристалну структуру на собној температури. Отпорност на корозију на ваздуху је јача од отпорности лантана, церијума, неодимијума и европијума, али када је изложен ваздуху, ствара се слој крхког црног оксида, а узорак метала празеодимијума величине једног центиметра потпуно кородира у року од око годину дана.
Као и већинаретки земни елементи, празеодимијум највероватније формира оксидационо стање a+3, што је његово једино стабилно стање у воденим растворима. Празеодимијум постоји у оксидационом стању a+4 у неким познатим чврстим једињењима, а под условима матричне сепарације може достићи јединствено оксидационо стање +5 међу лантаноидним елементима.
Водени јон празеодимијума је шартрез, а многе индустријске примене празеодимијума укључују његову способност филтрирања жуте светлости у изворима светлости.
Празеодимијумски електронски распоред
Електронске емисије:
1с2 2с2 2п6 3с2 3п6 4с2 3д10 4п6 5с2 4д10 5п66с2 4ф3
59 електрона празеодимијума су распоређени као [Xe] 4f36s2. Теоретски, свих пет спољашњих електрона могу се користити као валентни електрони, али употреба свих пет спољашњих електрона захтева екстремне услове. Генерално, празеодимијум емитује само три или четири електрона у својим једињењима. Празеодимијум је први лантаноидни елемент са електронском конфигурацијом која је у складу са Ауфбау принципом. Његова 4f орбитала има ниже енергетске нивое од 5d орбитале, што се не може применити на лантан и церијум, јер се изненадна контракција 4f орбитале не дешава све до после лантана и није довољна да се избегне заузимање 5d љуске у церијуму. Ипак, чврсти празеодимијум показује конфигурацију [Xe] 4f25d16s2, где један електрон у 5d љусци подсећа на све остале тровалентне лантаноидне елементе (осим европијума и итербија, који су двовалентни у металним стањима).
Као и већина лантаноидних елемената, празеодимијум обично користи само три електрона као валентни електрон, а преостали 4f електрони имају јак везујући ефекат: то је зато што 4f орбита пролази кроз инертно ксеноново језгро електрона да би стигла до језгра, након чега следе 5d и 6s, и повећава се са повећањем јонског наелектрисања. Међутим, празеодимијум и даље може да настави да губи четврти, па чак и повремено пети валентни електрон, јер се појављује веома рано у лантаноидном систему, где је нуклеарно наелектрисање још увек довољно ниско, а енергија 4f подљуске је довољно висока да омогући уклањање више валентног електрона.
Празеодимијум и сви лантанидни елементи (осимлантан, итербијумилутецијум, нема неспарених 4f електрона) су парамагнетизам на собној температури. За разлику од других ретких земних метала који показују антиферомагнетно или феромагнетно уређење на ниским температурама, празеодимијум је парамагнетизам на свим температурама изнад 1K
Примена празеодимијума
Празеодимијум се углавном користи у облику мешаних ретких земљаних елемената, као што је средство за пречишћавање и модификовање металних материјала, хемијских катализатора, пољопривредних ретких земљаних елемената и тако даље.Празеодимијум неодимијумје најсличнији и најтеже раздвојити пар елемената ретких земаља, које је тешко раздвојити хемијским методама. Индустријска производња обично користи методе екстракције и јонске размене. Ако се користе у паровима у облику обогаћеног празеодимијума-неодимијума, њихова заједничка особина може се у потпуности искористити, а цена је такође јефтинија од производа са једним елементом.
Легура празеодимијума и неодимијума(празеодимијум неодимијум метал)постао је независан производ који се може користити и као материјал за перманентне магнете и као адитив за модификацију легура обојених метала. Активност, селективност и стабилност катализатора за крековање нафте могу се побољшати додавањем концентрата празеодимијум-неодимијума у молекуларно сито зеолита Y. Као адитив за модификацију пластике, додавање обогаћеног празеодимијум-неодимијума у политетрафлуороетилен (ПТФЕ) може значајно побољшати отпорност на хабање ПТФЕ-а.
Ретка земљаМатеријали са сталним магнетима су данас најпопуларније поље примене ретких земних елемената. Празеодимијум сам по себи није изузетан као материјал са сталним магнетима, али је одличан синергијски елемент који може побољшати магнетна својства. Додавање одговарајуће количине празеодимијума може ефикасно побољшати перформансе материјала са сталним магнетима. Такође може побољшати антиоксидативне перформансе (отпорност на корозију на ваздуху) и механичка својства магнета, и широко се користи у разним електронским уређајима и моторима.
Празеодимијум се такође може користити за брушење и полирање материјала. Као што сви знамо, чисти прах за полирање на бази церија је обично светло жуте боје, што је висококвалитетни материјал за полирање оптичког стакла и заменио је црвени прах гвожђе оксида који има ниску ефикасност полирања и загађује производну средину. Људи су открили да празеодимијум има добра својства полирања. Прах за полирање ретких земних елемената који садржи празеодимијум изгледаће црвенкасто-смеђе, познат и као „црвени прах“, али ова црвена боја није црвена гвожђе оксида, већ због присуства празеодимијум оксида, боја праха за полирање ретких земних елемената постаје тамнија. Празеодимијум се такође користи као нови материјал за брушење за израду корунд брусних точкова који садрже празеодимијум. У поређењу са белом алуминијум оксидом, ефикасност и издржљивост могу се побољшати за више од 30% приликом брушења угљеничног конструкционог челика, нерђајућег челика и легура високих температура. Да би се смањили трошкови, материјали обогаћени празеодимијумом и неодимијумом често су се користили као сировине у прошлости, па отуда и назив празеодимијум-неодимијум корунд брусних точкова.
Силикатни кристали допирани јонима празеодимијума коришћени су за успоравање светлосних импулса на неколико стотина метара у секунди.
Додавање празеодимијум оксида цирконијум силикату ће постати јарко жуто и може се користити као керамички пигмент – празеодимијум жуто. Празеодимијум жуто (Zr02-Pr6Oll-Si02) се сматра најбољим жутим керамичким пигментом, који остаје стабилан до 1000 ℃ и може се користити за једнократне или процесе поновног сагоревања.
Празеодимијум се такође користи као боја за стакло, са богатим бојама и великим потенцијалним тржиштем. Могу се производити празеодимијум зелени стаклени производи са јарко зеленом бојом празилука и младог лука, који се могу користити за производњу зелених филтера, а такође и за уметничко и занатско стакло. Додавањем празеодимијум оксида и церијум оксида у стакло могу се користити за производњу наочара за заваривање. Празеодимијум сулфид се такође може користити као зелена боја за пластику.
Време објаве: 29. мај 2023.