Praseodymiumje treći najzastupljeniji element lantanida u periodnom sistemu hemijskih elemenata, sa sadržajem od 9,5 ppm u kori, samo manjim odcerijum, itrijum,lantan, iskandij. To je peti najzastupljeniji element u rijetkim zemljama. Ali baš kao i njegovo ime,praseodymiumje jednostavan i neukrašen član porodice retkih zemalja.
CF Auer Von Welsbach otkrio je prazeodim 1885.
Godine 1751. švedski mineralog Axel Fredrik Cronstedt pronašao je teški mineral u rudarskom području Bastn äs, koji je kasnije nazvan cerit. Trideset godina kasnije, petnaestogodišnji Vilhelm Hisinger iz porodice koja je bila vlasnik rudnika 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 sa Jönsom Jacobom Berzeliusom i odvojio novi oksid, patuljastu planetu Ceres, koju su otkrili prije dvije godine. Ceriju je nezavisno odvojio Martin Heinrich Klaproth u Njemačkoj.
Između 1839. i 1843. švedski hirurg i hemičar Carl Gustaf Mosander otkrio je dacerij oksidbio je mješavina oksida. Razdvojio je dva druga oksida, koje je nazvao lanthana i didymia “didymia” (što na grčkom znači “blizanci”). Djelimično je razgradiocerijum nitratauzorak prženjem na zraku, a zatim tretiran razrijeđenom dušičnom kiselinom kako bi se dobio oksid. Metali koji formiraju ove okside su stoga imenovanilantanipraseodymium.
Godine 1885., CF Auer Von Welsbach, Austrijanac koji je izumio gazu lampe na pare torija cerijuma, uspješno je razdvojio "prazeodimijum neodimijum", "sijamske blizance", od kojih su zelena prazeodimijum sol i neodimijum so boje ruže odvojene i utvrđene da su dva nova elementa. Jedan je nazvan “Prazeodymium”, što dolazi od grčke riječi prason, što znači zeleno jedinjenje, jer će otopina slane vode praseodima imati svijetlo zelenu boju; Drugi element se zove "Neodimijum“. Uspješno razdvajanje „sijamskih blizanaca“ omogućilo im je da samostalno pokažu svoje talente.
Srebrno bijeli metal, mekan i duktilan. Prazeodim ima heksagonalnu kristalnu strukturu na sobnoj temperaturi. Otpornost na koroziju u zraku je jača od otpornosti lantana, cerija, neodimijuma i europijuma, ali kada se izloži zraku, stvara se sloj krhkog crnog oksida, a uzorak metala prazeodima veličine jedan centimetar potpuno korodira u roku od otprilike godinu dana.
Kao i većinarijetkih zemljanih elemenata, prazeodim najvjerovatnije formira +3 oksidacijsko stanje, što je njegovo jedino stabilno stanje u vodenim otopinama. Prazeodim postoji u +4 oksidacionom stanju u nekim poznatim čvrstim jedinjenjima, a pod uslovima matričnog odvajanja može dostići jedinstveno +5 oksidaciono stanje među lantanidnim elementima.
Vodeni ion prazeodijuma je šart, a mnoge industrijske upotrebe prazeodima uključuju njegovu sposobnost filtriranja žute svjetlosti u izvorima svjetlosti.
Praseodymium elektronski raspored
Elektronske emisije:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f3
59 elektrona prazeodimijuma 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 emituje samo tri ili četiri elektrona u svojim spojevima. Prazeodim je prvi lantanidni element sa elektronskom konfiguracijom koja je u skladu sa Aufbau principom. Njegova 4f orbitala ima niže nivoe energije od 5d orbite, što nije primjenjivo na lantan i cerij, jer se iznenadna kontrakcija 4f orbitale događa tek nakon lantana i nije dovoljna da izbjegne zauzimanje 5d ljuske u cerijumu. Ipak, čvrsti prazeodim ima konfiguraciju [Xe] 4f25d16s2, gdje jedan elektron u 5d ljusci podsjeća na sve ostale trovalentne elemente lantanida (osim europijuma i iterbija, koji su dvovalentni u metalnim stanjima).
Kao i većina lantanidnih elemenata, prazeodim obično koristi samo tri elektrona kao valentni elektron, a preostali 4f elektroni imaju jak efekat vezivanja: to je zato što 4f orbita prolazi kroz inertno ksenonsko jezgro elektrona da bi stigla do jezgra, a zatim slijede 5d i 6s , i raste sa povećanjem jonskog naboja. Međutim, prazeodim i dalje može nastaviti gubiti četvrti, pa čak i povremeno peti valentni elektron, jer se pojavljuje vrlo rano u lantanidnom sistemu, gdje je nuklearni naboj još dovoljno nizak, a energija 4f podljuske dovoljno visoka da omogući uklanjanje više valentnih elektrona.
Prazeodim i svi elementi lantanida (osimlantan, iterbijumilutecijum, nema nesparenih 4f elektrona) su paramagnetizam na sobnoj temperaturi. Za razliku od drugih rijetkih zemnih metala koji pokazuju antiferomagnetno ili feromagnetno uređenje na niskim temperaturama, prazeodim je paramagnetizam na svim temperaturama iznad 1K
Primjena prazeodima
Prazeodim se uglavnom koristi u obliku miješanih rijetkih zemalja, kao što je sredstvo za pročišćavanje i modificiranje metalnih materijala, kemijskih katalizatora, retkih zemalja u poljoprivredi i tako dalje.Praseodymium neodimijumje najsličniji i najteže razdvojiv par rijetkih zemnih elemenata, koji je teško razdvojiti kemijskim metodama. Industrijska proizvodnja obično koristi metode ekstrakcije i jonske izmjene. Ako se koriste u paru u obliku obogaćenog prazeodima neodimijuma, njihova zajednička se može u potpunosti iskoristiti, a cijena je i jeftinija od proizvoda s jednim elementom.
Praseodymium neodimijum legura(prazeodimijum neodimijum metal)je postao samostalan proizvod, koji se može koristiti i kao materijal za trajni magnet i kao modifikacijski aditiv za legure obojenih metala. Aktivnost, selektivnost i stabilnost katalizatora krekiranja nafte mogu se poboljšati dodavanjem prazeodimijum neodimijum koncentrata u Y zeolitno molekularno sito. Kao aditiv za modifikaciju plastike, dodavanje prazeodimijum neodimijum obogaćivanja politetrafluoroetilenu (PTFE) može značajno poboljšati otpornost PTFE na habanje.
Rijetka zemljatrajni magnetni materijali su danas najpopularnije polje primjene rijetkih zemalja. Prazeodim sam po sebi nije izvanredan kao materijal trajnog magneta, ali je odličan sinergistički element koji može poboljšati magnetna svojstva. Dodavanje odgovarajuće količine prazeodimija može efikasno poboljšati performanse materijala sa trajnim magnetima. Takođe može poboljšati antioksidativne performanse (otpornost na zračnu koroziju) i mehanička svojstva magneta, a široko se koristi u raznim elektroničkim uređajima i motorima.
Prazeodim se takođe može koristiti za brušenje i poliranje materijala. Kao što svi znamo, prašak za poliranje na bazi čistog cerijuma je obično svijetložut, koji je visokokvalitetan materijal za poliranje optičkog stakla, a zamijenio je crveni prah željeznog oksida koji ima nisku efikasnost poliranja i zagađuje proizvodno okruženje. Ljudi su otkrili da prazeodim ima dobra svojstva poliranja. Puder za poliranje rijetkih zemalja koji sadrži prazeodim izgledat će crvenkasto smeđi, također poznat kao “crveni prah”, ali ova crvena boja nije crvena željezni oksid, ali zbog prisustva prazeodimijum oksida, boja praha za poliranje rijetkih zemalja postaje tamnija. Prazeodim se također koristi kao novi materijal za mljevenje za izradu korundnih brusnih ploča koje sadrže prazeodim. U poređenju sa bijelim aluminijem, efikasnost i izdržljivost mogu se poboljšati za više od 30% prilikom mljevenja ugljičnog konstrukcijskog čelika, nehrđajućeg čelika i legura na visokim temperaturama. Kako bi se smanjili troškovi, materijali obogaćeni prazeodimijumom neodimijumom često su se koristili kao sirovine u prošlosti, pa otuda i naziv praseodimijum neodimijum korund za mlevenje.
Silikatni kristali dopirani prazeodimijum ionima korišćeni su za usporavanje svetlosnih impulsa na nekoliko stotina metara u sekundi.
Dodavanje prazeodijum oksida cirkonijum silikatu će postati jarko žuto i može se koristiti kao keramički pigment – prazeodimijum žuti. Praseodymium žuti (Zr02-Pr6Oll-Si02) smatra se najboljim žutim keramičkim pigmentom, koji ostaje stabilan do 1000 ℃ i može se koristiti za jednokratne procese ili procese ponovnog sagorevanja.
Prazeodim se takođe koristi kao boja za staklo, sa bogatim bojama i velikim potencijalom na tržištu. Mogu se proizvoditi proizvodi od prazeodijumskog zelenog stakla svijetle boje praziluka i zelene boje luka, koji se mogu koristiti za proizvodnju zelenih filtera, kao i za staklo za umjetnost i zanate. Dodavanje prazeodijum oksida i cerijevog oksida u staklo može se koristiti kao naočale za zavarivanje. Prazeodimijum sulfid se takođe može koristiti kao zelena plastična boja.
Vrijeme objave: 29.05.2023