Prazeodimje tretji najpogostejši lantanoidni element v periodnem sistemu kemijskih elementov, z vsebnostjo 9,5 ppm v skorji, kar je le manj kotcerij, itrij,lantaninskandijJe peti najpogostejši element med redkimi zemeljami. Toda tako kot njegovo ime,prazeodimje preprost in neokrašen član družine redkih zemelj.
Prazeodim je leta 1885 odkril CF Auer Von Welsbach.
Leta 1751 je švedski mineralog Axel Fredrik Cronstedt v rudniškem območju Bastnäs odkril težek mineral, ki so ga kasneje poimenovali cerit. Trideset let pozneje je petnajstletni Vilhelm Hisinger iz družine, ki je bila lastnica rudnika, poslal svoje vzorce Carlu Scheeleju, vendar ta ni odkril nobenih novih elementov. Leta 1803 se je Singer, potem ko je postal kovač, vrnil v rudniško območje z Jönsom Jacobom Berzeliusom in ločil nov oksid, pritlikavi planet Ceres, ki sta ga odkrila pred dvema letoma. Cerij je neodvisno ločil Martin Heinrich Klaproth v Nemčiji.
Med letoma 1839 in 1843 je švedski kirurg in kemik Carl Gustaf Mosander odkril, dacerijev oksidje bila mešanica oksidov. Ločil je dva druga oksida, ki ju je poimenoval lantana in didimija (»didymia« v grščini pomeni »dvojčka«). Delno je razgradilcerijev nitratvzorec s praženjem na zraku in nato obdelavo z razredčeno dušikovo kislino, da se dobi oksid. Kovine, ki tvorijo te okside, se zato imenujejolantaninprazeodim.
Leta 1885 je CF Auer Von Welsbach, Avstrijec, ki je izumil pokrov iz gaze za torijevo-cerijevo parno svetilko, uspešno ločil »prazeodim neodim«, »združena dvojčka«, iz katerih sta bila ločena zelena prazeodimova sol in rožnata neodimova sol, ki sta bila določena kot dva nova elementa. Eden se imenuje »prazeodim«, kar izhaja iz grške besede prason, ki pomeni zelena spojina, ker bo raztopina prazeodimove soli v vodi imela svetlo zeleno barvo; drugi element se imenuje »Neodim„Uspešna ločitev „siamskih dvojčkov“ jima je omogočila, da sta samostojno pokazala svoje talente.“
Srebrno bela kovina, mehka in duktilna. Prazeodim ima pri sobni temperaturi heksagonalno kristalno strukturo. Odpornost proti koroziji na zraku je močnejša kot pri lantanu, ceriju, neodimu in evropiju, vendar se na zraku ustvari plast krhkega črnega oksida, en centimeter velik vzorec kovine prazeodim pa v približno enem letu popolnoma korodira.
Kot večinaredki zemeljski elementiPrazeodim najverjetneje tvori oksidacijsko stanje a+3, ki je njegovo edino stabilno stanje v vodnih raztopinah. Prazeodim obstaja v oksidacijskem stanju a+4 v nekaterih znanih trdnih spojinah, v pogojih ločevanja matrice pa lahko doseže edinstveno oksidacijsko stanje +5 med lantanoidnimi elementi.
Vodni prazeodimov ion je chartreuse, številne industrijske uporabe prazeodima pa vključujejo njegovo sposobnost filtriranja rumene svetlobe v svetlobnih virih.
Prazeodimska elektronska postavitev
Elektronske emisije:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f3
59 elektronov prazeodima je razporejenih kot [Xe] 4f36s2. Teoretično se lahko vseh pet zunanjih elektronov uporabi kot valentni elektron, vendar uporaba vseh petih zunanjih elektronov zahteva ekstremne pogoje. Prazeodim v svojih spojinah običajno oddaja le tri ali štiri elektrone. Prazeodim je prvi lantanidni element z elektronsko konfiguracijo, ki ustreza Aufbaujevemu načelu. Njegova 4f orbitala ima nižje energijske nivoje kot 5d orbitala, kar ne velja za lantan in cerij, saj se nenadna kontrakcija 4f orbitale ne pojavi pred lantanom in ni zadostna, da bi se izognili zasedetvi 5d lupine v ceriju. Kljub temu ima trdni prazeodim konfiguracijo [Xe] 4f25d16s2, kjer en elektron v 5d lupini spominja na vse druge trivalentne lantanidne elemente (razen evropija in iterbija, ki sta v kovinskem stanju dvovalentna).
Kot večina lantanoidnih elementov tudi prazeodim običajno uporablja le tri elektrone kot valentne elektrone, preostali 4f elektroni pa imajo močan vezni učinek: to je zato, ker 4f orbita prehaja skozi inertno ksenonsko jedro elektrona, da doseže jedro, sledita 5d in 6s, in se povečuje z naraščanjem ionskega naboja. Vendar pa lahko prazeodim še naprej izgublja četrti in občasno celo peti valentni elektron, ker se pojavi zelo zgodaj v lantanidnem sistemu, kjer je jedrni naboj še vedno dovolj nizek, energija 4f podlupine pa dovolj visoka, da omogoča odstranitev več valentnih elektronov.
Prazeodim in vsi lantanidni elementi (razenlantan, iterbijinlutecij, ni neparnih 4f elektronov) so paramagnetizem pri sobni temperaturi. Za razliko od drugih redkozemeljskih kovin, ki kažejo antiferomagnetno ali feromagnetno urejenost pri nizkih temperaturah, je prazeodim paramagnetizem pri vseh temperaturah nad 1K.
Uporaba prazeodima
Prazeodim se večinoma uporablja v obliki mešanic redkih zemelj, na primer kot čistilno in modificirajoče sredstvo za kovinske materiale, kemične katalizatorje, kmetijske redke zemeljne elemente in tako naprej.Prazeodim neodimJe najbolj podoben in težko ločljiv par redkozemeljskih elementov, ki ga je težko ločiti s kemičnimi metodami. Industrijska proizvodnja običajno uporablja metode ekstrakcije in ionske izmenjave. Če se uporabljajo v parih v obliki obogatenega prazeodima in neodima, se lahko v celoti izkoristi njihova skupna značilnost, cena pa je tudi nižja kot pri izdelkih z enim samim elementom.
Prazeodim neodim zlitina(prazeodim neodim kovina)je postal neodvisen izdelek, ki se lahko uporablja tako kot material za trajne magnete kot tudi kot modifikacijski dodatek za zlitine neželeznih kovin. Aktivnost, selektivnost in stabilnost katalizatorja za kreking nafte je mogoče izboljšati z dodajanjem koncentrata prazeodima in neodima v molekularno sito iz zeolita Y. Kot modifikacijski dodatek za plastiko lahko dodajanje obogatitve s prazeodimom in neodimom politetrafluoroetilenu (PTFE) znatno izboljša odpornost PTFE proti obrabi.
Redka zemljaMateriali s trajnimi magneti so danes najbolj priljubljeno področje uporabe redkih zemelj. Prazeodim sam po sebi ni izjemen material za trajne magnete, vendar je odličen sinergijski element, ki lahko izboljša magnetne lastnosti. Dodajanje ustrezne količine prazeodima lahko učinkovito izboljša delovanje materialov s trajnimi magneti. Izboljša lahko tudi antioksidativno delovanje (odpornost proti koroziji na zraku) in mehanske lastnosti magnetov ter se pogosto uporablja v različnih elektronskih napravah in motorjih.
Prazeodim se lahko uporablja tudi za brušenje in poliranje materialov. Kot vsi vemo, je čisti polirni prašek na osnovi cerija običajno svetlo rumene barve in je visokokakovosten polirni material za optično steklo ter je nadomestil rdeči prah železovega oksida, ki ima nizko učinkovitost poliranja in onesnažuje proizvodno okolje. Ljudje so ugotovili, da ima prazeodim dobre polirne lastnosti. Prazeodim, polirni prašek redkih zemelj, ki vsebuje prazeodim, bo videti rdečkasto rjav, znan tudi kot "rdeči prah", vendar ta rdeča barva ni rdeča železovega oksida, ampak zaradi prisotnosti prazeodimovega oksida barva polirnega praška redkih zemelj postane temnejša. Prazeodim se uporablja tudi kot nov brusni material za izdelavo korundnih brusov, ki vsebujejo prazeodim. V primerjavi z belim aluminijevim oksidom se lahko učinkovitost in vzdržljivost izboljšata za več kot 30 % pri brušenju ogljikovega konstrukcijskega jekla, nerjavečega jekla in visokotemperaturnih zlitin. Da bi zmanjšali stroške, so se v preteklosti kot surovine pogosto uporabljali materiali, obogateni s prazeodimom in neodimom, od tod tudi ime prazeodim neodim korund brusilni kolut.
Silikatni kristali, dopirani s prazeodimovimi ioni, so bili uporabljeni za upočasnitev svetlobnih impulzov na nekaj sto metrov na sekundo.
Z dodajanjem prazeodimovega oksida cirkonijevemu silikatu se barva obarva svetlo rumeno in se lahko uporabi kot keramični pigment – prazeodim rumeno. Prazeodim rumeno (Zr02-Pr6Oll-Si02) velja za najboljši rumeni keramični pigment, ki ostane stabilen do 1000 ℃ in se lahko uporablja za enkratno uporabo ali postopke ponovnega žganja.
Prazeodim se uporablja tudi kot barvilo za steklo, z bogatimi barvami in velikim tržnim potencialom. Izdelujejo se lahko izdelki iz prazeodimovega zelenega stekla z živahnimi barvami porove in mlade čebule, ki se lahko uporabljajo za izdelavo zelenih filtrov in tudi za umetniško in obrtno steklo. Če steklu dodate prazeodimov oksid in cerijev oksid, se lahko steklo uporablja za izdelavo varilnih očal. Prazeodimov sulfid se lahko uporablja tudi kot zeleno barvilo za plastiko.
Čas objave: 29. maj 2023