Prazeodimje treći najzastupljeniji lantanoidni element u periodnom sustavu kemijskih elemenata, s obiljem od 9,5 ppm u kori, tek nižim odcerij, itrij,lantaniskandijTo je peti najzastupljeniji element među rijetkim zemnim elementima. Ali baš kao i njegovo ime,prazeodimje jednostavan i neukrašen član obitelji rijetkih zemalja.
CF Auer Von Welsbach otkrio je prazeodimij 1885. godine.
Godine 1751. švedski mineralog Axel Fredrik Cronstedt pronašao je teški mineral u rudarskom području Bastnäs, koji je kasnije nazvan cerit. Trideset godina kasnije, petnaestogodišnji Vilhelm Hisinger iz obitelji koja je posjedovala rudnik poslao je svoje uzorke Carlu Scheeleu, ali on nije otkrio nikakve nove elemente. Godine 1803., nakon što je Singer postao kovač, vratio se u rudarsko područje s Jönsom Jacobom Berzeliusom i odvojio novi oksid, patuljasti planet Ceres, koji su otkrili prije dvije godine. Cerij je neovisno odvojio Martin Heinrich Klaproth u Njemačkoj.
Između 1839. i 1843. godine, švedski kirurg i kemičar Carl Gustaf Mosander otkrio je dacerijev oksidbila je smjesa oksida. Odvojio je dva druga oksida, koje je nazvao lantanu i didimiju „didimija“ (što na grčkom znači „blizanci“). Djelomično je razgradiocerijev nitratuzorak pečenjem na zraku, a zatim tretiranjem razrijeđenom dušičnom kiselinom kako bi se dobio oksid. Metali koji tvore te okside stoga se nazivajulantaniprazeodim.
Godine 1885., CF Auer Von Welsbach, Austrijanac koji je izumio gazu za torijum-cerijevu lampu, uspješno je odvojio „prazeodimij neodimij“, „spojene blizance“, od kojih su odvojene zelena prazeodimijska sol i ružičasta neodimijska sol, te je utvrđeno da su to dva nova elementa. Jedan je nazvan „prazeodimij“, što dolazi od grčke riječi prason, što znači zeleni spoj, jer će otopina prazeodimijske soli u vodi imati jarko zelenu boju; drugi element je nazvan „Neodimij„Uspješno razdvajanje „sijamskih blizanaca“ omogućilo im je da samostalno pokažu svoje talente.“
Srebrno-bijeli metal, mekan i duktilan. Prazeodimij ima heksagonalnu kristalnu strukturu na sobnoj temperaturi. Otpornost na koroziju na zraku je jača od lantana, cerija, neodimija i europija, ali kada je izložen zraku, stvara se sloj krhkog crnog oksida, a uzorak metala prazeodimija veličine jednog centimetra potpuno korodira unutar otprilike godinu dana.
Kao i većinarijetki zemni elementiPrazeodimij najvjerojatnije tvori oksidacijsko stanje a+3, što je njegovo jedino stabilno stanje u vodenim otopinama. Prazeodimij postoji u oksidacijskom stanju a+4 u nekim poznatim krutim spojevima, a pod uvjetima matričnog odvajanja može dosegnuti jedinstveno oksidacijsko stanje +5 među lantanoidnim elementima.
Vodeni prazeodimov ion je žutozelene boje, a mnoge industrijske upotrebe prazeodimija uključuju njegovu sposobnost filtriranja žute svjetlosti u izvorima svjetlosti.
Prazeodimijski elektronički raspored
Elektronske emisije:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f3
59 elektrona prazeodimija raspoređeno je kao [Xe] 4f36s2. Teoretski, svih pet vanjskih elektrona može se koristiti kao valentni elektron, ali korištenje svih pet vanjskih elektrona zahtijeva ekstremne uvjete. Općenito, prazeodim emitira samo tri ili četiri elektrona u svojim spojevima. Prazeodim je prvi lantanoidni element s elektroničkom konfiguracijom koja je u skladu s Aufbauovim principom. Njegova 4f orbitala ima niže energetske razine od 5d orbitale, što se ne odnosi na lantan i cerij, jer se nagla kontrakcija 4f orbitale ne događa sve do nakon lantana i nije dovoljna da se izbjegne zauzimanje 5d ljuske u ceriju. Ipak, čvrsti prazeodim pokazuje konfiguraciju [Xe] 4f25d16s2, gdje jedan elektron u 5d ljusci nalikuje svim ostalim trovalentnim lantanoidnim elementima (osim europija i iterbija, koji su dvovalentni u metalnim stanjima).
Kao i većina lantanoidnih elemenata, prazeodimij obično koristi samo tri elektrona kao valentne elektrone, a preostali 4f elektroni imaju snažan vezni učinak: to je zato što 4f orbita prolazi kroz inertnu ksenonsku jezgru elektrona kako bi došla do jezgre, nakon čega slijede 5d i 6s, te se povećava s povećanjem ionskog naboja. Međutim, prazeodimij i dalje može gubiti četvrti, pa čak i povremeno peti valentni elektron, jer se pojavljuje vrlo rano u lantanoidnom sustavu, gdje je nuklearni naboj još uvijek dovoljno nizak, a energija 4f podljuske dovoljno visoka da omogući uklanjanje više valentnih elektrona.
Prazeodim i svi lantanoidni elementi (osimlantan, iterbijilutecij, nema nesparenih 4f elektrona) su paramagnetizam na sobnoj temperaturi. Za razliku od drugih rijetkih zemnih metala koji pokazuju antiferomagnetsko ili feromagnetno uređenje na niskim temperaturama, prazeodimij je paramagnetizam na svim temperaturama iznad 1K
Primjena praseodimija
Prazeodimij se uglavnom koristi u obliku mješanih rijetkih zemalja, na primjer kao sredstvo za pročišćavanje i modificiranje metalnih materijala, kemijskih katalizatora, poljoprivrednih rijetkih zemalja i tako dalje.Prazeodim neodimje najsličniji i najteže odvojivi par rijetkih zemnih elemenata, koje je teško odvojiti kemijskim metodama. Industrijska proizvodnja obično koristi metode ekstrakcije i ionske izmjene. Ako se koriste u parovima u obliku obogaćenog prazeodimija i neodimija, njihova zajednička karakteristika može se u potpunosti iskoristiti, a cijena je također jeftinija od proizvoda s jednim elementom.
Prazeodimijska neodimijska legura(prazeodim (neodim)postao je neovisni proizvod koji se može koristiti i kao materijal za permanentne magnete i kao modifikacijski aditiv za legure obojenih metala. Aktivnost, selektivnost i stabilnost katalizatora za krekiranje nafte mogu se poboljšati dodavanjem koncentrata prazeodimija i neodimija u molekularno sito od zeolita Y. Kao aditiv za modifikaciju plastike, dodavanje obogaćenja prazeodimija i neodimija u politetrafluoroetilen (PTFE) može značajno poboljšati otpornost PTFE-a na habanje.
Rijetka zemljaMaterijali s permanentnim magnetima danas su najpopularnije područje primjene rijetkih zemalja. Prazeodim sam po sebi nije izvanredan kao materijal s permanentnim magnetima, ali je izvrstan sinergijski element koji može poboljšati magnetska svojstva. Dodavanje odgovarajuće količine prazeodimija može učinkovito poboljšati performanse materijala s permanentnim magnetima. Također može poboljšati antioksidativne performanse (otpornost na koroziju na zraku) i mehanička svojstva magneta te se široko koristi u raznim elektroničkim uređajima i motorima.
Prazeodim se također može koristiti za brušenje i poliranje materijala. Kao što svi znamo, čisti prah za poliranje na bazi cerija obično je svijetložute boje, što je visokokvalitetni materijal za poliranje optičkog stakla, a zamijenio je crveni prah željeznog oksida koji ima nisku učinkovitost poliranja i zagađuje proizvodni okoliš. Ljudi su otkrili da prazeodim ima dobra svojstva poliranja. Prah za poliranje rijetkih zemalja koji sadrži prazeodim izgledat će crvenkasto smeđe, također poznat kao "crveni prah", ali ta crvena boja nije crvena željeznog oksida, već zbog prisutnosti prazeodimovog oksida, boja praha za poliranje rijetkih zemalja postaje tamnija. Prazeodim se također koristi kao novi materijal za brušenje za izradu brusnih kotača od korunda koji sadrže prazeodim. U usporedbi s bijelim aluminijevim oksidom, učinkovitost i trajnost mogu se poboljšati za više od 30% pri brušenju ugljičnog konstrukcijskog čelika, nehrđajućeg čelika i legura visoke temperature. Kako bi se smanjili troškovi, materijali obogaćeni prazeodimom i neodimom često su se koristili kao sirovine u prošlosti, otuda i naziv brusni kotač od prazeodimija i neodimija.
Silikatni kristali dopirani prazeodimijskim ionima korišteni su za usporavanje svjetlosnih impulsa na nekoliko stotina metara u sekundi.
Dodavanjem prazeodimijevog oksida cirkonijevom silikatu postat će jarko žuta boja i može se koristiti kao keramički pigment – prazeodimijev žuti. Prazeodimijev žuti (Zr02-Pr6Oll-Si02) smatra se najboljim žutim keramičkim pigmentom, koji ostaje stabilan do 1000 ℃ i može se koristiti za jednokratne ili procese ponovnog spaljivanja.
Prazeodimij se također koristi kao bojilo za staklo, s bogatim bojama i velikim potencijalnim tržištem. Mogu se proizvoditi prazeodimij zeleni stakleni proizvodi sa svijetlim bojama poriluka i mladog luka, koji se mogu koristiti za proizvodnju zelenih filtera, a također i za umjetničko i obrtničko staklo. Dodavanjem prazeodimijevog oksida i cerijevog oksida staklu mogu se koristiti za izradu naočala za zavarivanje. Prazeodimijev sulfid također se može koristiti kao zeleno bojilo za plastiku.
Vrijeme objave: 29. svibnja 2023.