Prazeodimje tretji najpogostejši lantanoidni element v periodnem sistemu kemičnih elementov, z 9,5 ppm v skorji, le manj kotcerij, itrij,lantan, inskandij.Je peti najpogostejši element v redkih zemljah.Toda tako kot njegovo ime,prazeodimje preprost in neokrašen član družine redkih zemelj.
CF Auer Von Welsbach je leta 1885 odkril prazeodim.
Leta 1751 je švedski mineralog Axel Fredrik Cronstedt v rudarskem območju Bastn ä s našel težak mineral, ki so ga pozneje poimenovali cerit.Trideset let pozneje je petnajstletni Vilhelm Hisinger iz družine, ki je imela v lasti rudnik, svoje vzorce poslal Carlu Scheeleju, vendar ni odkril novih elementov.Leta 1803, ko je Singer postal kovač, se je z J ö ns Jacobom Berzeliusom vrnil v rudarsko območje in izločil nov oksid, pritlikavi planet Ceres, ki sta ga odkrila pred dvema letoma.Cerio je samostojno ločil Martin Heinrich Klaproth v Nemčiji.
Med letoma 1839 in 1843 je švedski kirurg in kemik Carl Gustaf Mosander odkril, dacerijev oksidje bila zmes oksidov.Ločil je dva druga oksida, ki ju je poimenoval lanthana in didymia »didymia« (kar v grščini pomeni »dvojčka«).Delno je razgradilcerijev nitratvzorec tako, da ga pražimo na zraku, nato pa obdelamo z razredčeno dušikovo kislino, da dobimo oksid.Kovine, ki tvorijo te okside, so zato poimenovanelantaninprazeodim.
Leta 1885 je CF Auer Von Welsbach, Avstrijec, ki je izumil pokrov iz gaze za sijalko s parno torijevo cerijevo paro, uspešno ločil "praseodim neodim", "sijamska dvojčka", iz katerih sta bili ločeni zelena prazeodimova sol in rožnato neodimova sol ter določeni za dva nova elementa.Ena se imenuje "prazeodim", ki izvira iz grške besede prason, kar pomeni zelena spojina, ker bo raztopina slane vode prazeodima svetlo zelene barve;Drugi element se imenuje "Neodim“.Uspešna ločitev »sajamskih dvojčkov« jima je omogočila samostojno izkazovanje svojih talentov.
Srebrno bela kovina, mehka in duktilna.Prazeodim ima pri sobni temperaturi šestkotno kristalno strukturo.Odpornost proti koroziji na zraku je močnejša kot pri lantanu, ceriju, neodimu in evropiju, toda ko je izpostavljen zraku, nastane plast krhkega črnega oksida in en centimeter velik vzorec kovine prazeodimija popolnoma zarjavi v približno enem letu.
Tako kot večinaredkih zemeljskih elementov, prazeodim najverjetneje tvori oksidacijsko stanje +3, ki je njegovo edino stabilno stanje v vodnih raztopinah.Prazeodim obstaja v oksidacijskem stanju +4 v nekaterih znanih trdnih spojinah in pod pogoji ločevanja matriksa lahko doseže edinstveno oksidacijsko stanje +5 med lantanidnimi elementi.
Vodni prazeodimov ion je chartreuse in številne industrijske uporabe prazeodimija vključujejo njegovo sposobnost filtriranja rumene svetlobe v svetlobnih virih.
Elektronska postavitev Praseodymium
Elektronske emisije:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f3
59 elektronov prazeodimija je urejenih kot [Xe] 4f36s2.Teoretično je vseh pet zunanjih elektronov mogoče uporabiti kot valenčni elektron, vendar uporaba vseh petih zunanjih elektronov zahteva ekstremne pogoje.Na splošno prazeodim v svojih spojinah oddaja le tri ali štiri elektrone.Prazeodim je prvi lantanoidni element z elektronsko konfiguracijo, ki ustreza načelu Aufbau.Njegova orbitala 4f ima nižje ravni energije kot orbitala 5d, kar ni uporabno za lantan in cerij, saj do nenadnega krčenja orbitale 4f pride šele po lantanu in ni dovolj, da bi se izognili zasedbi lupine 5d v ceriju.Kljub temu ima trdni prazeodim konfiguracijo [Xe] 4f25d16s2, kjer je en elektron v lupini 5d podoben vsem drugim trivalentnim lantanoidnim elementom (razen evropija in iterbija, ki sta dvovalentna v kovinskih stanjih).
Tako kot večina lantanoidnih elementov prazeodim običajno uporablja le tri elektrone kot valenčni elektron, preostali elektroni 4f pa imajo močan vezni učinek: to je zato, ker orbita 4f poteka skozi inertno ksenonsko jedro elektrona, da doseže jedro, sledita pa mu 5d in 6s , in narašča s povečanjem ionskega naboja.Vendar lahko prazeodim še naprej izgublja četrti in celo občasno peti valenčni elektron, ker se pojavi zelo zgodaj v lantanidnem sistemu, kjer je jedrski naboj še vedno dovolj nizek, energija podlupine 4f pa dovolj visoka, da omogoči odstranitev več valenčnega elektrona.
Prazeodim in vsi lantanoidni elementi (razenlantan, iterbijinlutecij, ni nesparjenih 4f elektronov) so paramagnetizem pri sobni temperaturi.Za razliko od drugih redkih zemeljskih kovin, ki kažejo antiferomagnetno ali feromagnetno urejenost pri nizkih temperaturah, je prazeodim paramagnetizem pri vseh temperaturah nad 1 K
Uporaba prazeodimija
Prazeodim se večinoma uporablja v obliki mešanih redkih zemelj, na primer kot sredstvo za čiščenje in modifikacijo kovinskih materialov, kemičnih katalizatorjev, redkih zemelj v kmetijstvu itd.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 praseodim neodija, se lahko njihova skupnost v celoti izkoristi, cena pa je tudi nižja od izdelkov z enim elementom.
Prazeodimova zlitina neodima(prazeodim neodim kovina)je postal samostojen izdelek, ki se lahko uporablja kot trajni magnetni material in modifikacijski dodatek za zlitine barvnih kovin.Aktivnost, selektivnost in stabilnost katalizatorja krekinga nafte je mogoče izboljšati z dodajanjem koncentrata prazeodima in neodija v molekularno sito Y zeolita.Kot aditiv za modifikacijo plastike lahko dodajanje obogatenega prazeodima in neodija politetrafluoroetilenu (PTFE) znatno izboljša odpornost proti obrabi PTFE.
Redka zemljatrajni magnetni materiali so danes najbolj priljubljeno področje uporabe redkih zemelj.Prazeodim sam ni izjemen kot trajni magnetni material, vendar je odličen sinergistični element, ki lahko izboljša magnetne lastnosti.Dodajanje ustrezne količine prazeodimija lahko učinkovito izboljša učinkovitost materialov s trajnimi magneti.Prav tako lahko izboljša antioksidativno delovanje (odpornost proti zračni koroziji) 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 polirni prah na osnovi čistega cerija običajno svetlo rumen, kar je visokokakovosten polirni material za optično steklo in je nadomestil rdeči prah železovega oksida, ki ima nizko učinkovitost poliranja in onesnažuje proizvodno okolje.Ljudje so ugotovili, da ima prazeodim dobre polirne lastnosti.Prašek za poliranje 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 prazeodimijevega oksida postane barva praška za poliranje redkih zemelj temnejša.Prazeodim je bil uporabljen tudi kot nov brusilni material za izdelavo korundnih brusov, ki vsebujejo prazeodim.V primerjavi z belim aluminijevim oksidom je mogoče učinkovitost in vzdržljivost izboljšati za več kot 30 % pri brušenju ogljikovega konstrukcijskega jekla, nerjavnega jekla in visokotemperaturnih zlitin.Da bi zmanjšali stroške, so bili v preteklosti kot surovine pogosto uporabljeni materiali, obogateni s praseodimom, neodimom, od tod tudi ime brusilno kolo iz praseodima, neodima in korunda.
Silikatni kristali, dopirani s praseodimijevimi ioni, so bili uporabljeni za upočasnitev svetlobnih impulzov na nekaj sto metrov na sekundo.
Dodajanje praseodimijevega oksida cirkonijevemu silikatu postane svetlo rumeno in se lahko uporablja kot keramični pigment – praseodim rumeno.Praseodim rumeno (Zr02-Pr6Oll-Si02) velja za najboljši rumeni keramični pigment, ki ostane stabilen do 1000 ℃ in se lahko uporablja za enkratne ali ponovne postopke sežiganja.
Prazeodim se uporablja tudi kot barvilo za steklo, z bogatimi barvami in velikim potencialnim trgom.Proizvajajo se lahko izdelki iz prazeodimijevega zelenega stekla s svetlo porovo zeleno in zeleno kapesatovo barvo, ki se lahko uporabljajo za proizvodnjo zelenih filtrov in tudi za steklo za umetnost in obrt.Dodatek praseodimijevega oksida in cerijevega oksida v steklo se lahko uporablja kot očala za varjenje.Praseodimijev sulfid se lahko uporablja tudi kot zeleno barvilo za plastiko.
Čas objave: 29. maj 2023