Празеодиуме трет најзастапен лантаниден елемент во периодниот систем на хемиски елементи, со изобилство од 9,5 ppm во кората, само пониско одцериум, итриум,лантан, искандиумТоа е петтиот најзастапен елемент кај ретките земји. Но, исто како и неговото име,празеодиуме едноставен и неукрасен член на семејството на ретки земји.
ЦФ Ауер фон Велсбах го открил празеодиумот во 1885 година.
Во 1751 година, шведскиот минералог Аксел Фредерик Кронштет пронашол тежок минерал во рударската област Бастн ес, кој подоцна бил наречен церит. Триесет години подоцна, петнаесетгодишниот Вилхелм Хизингер од семејството кое го поседувало рудникот ги испратил своите примероци до Карл Шиле, но тој не открил никакви нови елементи. Во 1803 година, откако Сингер станал ковач, се вратил во рударската област со Јенс Јакоб Берзелиус и одвоиле нов оксид, џуџестата планета Церера, која ја откриле пред две години. Церија била независно одвоена од Мартин Хајнрих Клапрот во Германија.
Помеѓу 1839 и 1843 година, шведскиот хирург и хемичар Карл Густаф Мосандер открил декацериум оксидбеше мешавина од оксиди. Тој одвои два други оксиди, кои ги нарече лантана и дидимија „дидимија“ (што на грчки значи „близнаци“). Тој делумно го разложицериум нитратпримерок со печење на воздух, а потоа третиран со разредена азотна киселина за да се добие оксидот. Металите што ги формираат овие оксиди затоа се именуванилантанипразеодиум.
Во 1885 година, Ц.Ф. Ауер фон Велсбах, Австриец кој го измислил капакот од газа за ториумска цериумска парна ламба, успешно го одвоил „празеодиум неодиумот“, „споените близнаци“, од кои зелената празеодиумска сол и розовата неодиумска сол биле одвоени и утврдени како два нови елементи. Едниот е наречен „празеодиум“, што доаѓа од грчкиот збор prason, што значи зелено соединение бидејќи раствор од празеодиумска солена вода ќе покаже светло зелена боја; другиот елемент е наречен „Неодиум„. Успешното одвојување на „сијамските близнаци“ им овозможило независно да ги покажат своите таленти.“
Сребрено-бел метал, мек и еластичен. Празеодиумот има хексагонална кристална структура на собна температура. Отпорноста на корозија во воздух е посилна од онаа на лантан, цериум, неодиум и европиум, но кога е изложен на воздух, се создава слој од кршлив црн оксид, а примерок од празеодиумски метал со големина од еден сантиметар целосно кородира во рок од околу една година.
Како повеќеторетки земни елементи, празеодиумот најверојатно формира оксидациска состојба +3, што е неговата единствена стабилна состојба во водени раствори. Празеодиумот постои во оксидациска состојба +4 во некои познати цврсти соединенија, а под услови на матрична сепарација, може да достигне единствена оксидациска состојба +5 меѓу лантанидните елементи.
Водениот празеодиумски јон е шартрез, а многу индустриски употреби на празеодиум вклучуваат неговата способност да филтрира жолта светлина во извори на светлина.
Празеодиумски електронски распоред
Електронски емисии:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f3
59-те електрони на празеодиумот се распоредени како [Xe] 4f36s2. Теоретски, сите пет надворешни електрони можат да се користат како валентни електрони, но употребата на сите пет надворешни електрони бара екстремни услови. Општо земено, празеодиумот емитира само три или четири електрони во своите соединенија. Празеодиумот е првиот лантанид елемент со електронска конфигурација што е во согласност со принципот на Ауфбау. Неговата 4f орбитала има пониски нивоа на енергија од 5d орбитала, што не е применливо за лантан и цериум, бидејќи ненадејната контракција на 4f орбитала не се јавува сè додека не се појави лантан и не е доволна за да се избегне зафаќање на 5d обвивката во цериумот. Сепак, цврстиот празеодиум покажува конфигурација [Xe] 4f25d16s2, каде што еден електрон во 5d обвивката наликува на сите други тривалентни лантанид елементи (освен европиум и итербиум, кои се двовалентни во метални состојби).
Како и повеќето лантанидни елементи, празеодиумот обично користи само три електрони како валентен електрон, а преостанатите 4f електрони имаат силен ефект на врзување: ова е затоа што 4f орбитата поминува низ инертното ксенонско јадро на електронот за да стигне до јадрото, проследено со 5d и 6s, и се зголемува со зголемувањето на јонскиот полнеж. Сепак, празеодиумот сè уште може да продолжи да го губи четвртиот, а дури и повремено петтиот валентен електрон, бидејќи се појавува многу рано во лантанидниот систем, каде што нуклеарниот полнеж е сè уште доволно низок, а енергијата на 4f подслојот е доволно висока за да овозможи отстранување на повеќе валентни електрони.
Празеодиум и сите лантанидни елементи (освенлантан, итербиумилутециум, нема неспарени 4f електрони) се парамагнетизам на собна температура. За разлика од другите ретки земни метали кои покажуваат антиферомагнетно или феромагнетно подредување на ниски температури, празеодиумот е парамагнетизам на сите температури над 1K
Примена на празеодиум
Празеодиумот најчесто се користи во форма на мешани ретки земни елементи, како на пример како средство за прочистување и модифицирање на метални материјали, хемиски катализатори, земјоделски ретки земни елементи и така натаму.Празеодиум неодиуме најсличен и најтешко одвоен пар на ретки земни елементи, кој е тешко да се одвои со хемиски методи. Индустриското производство обично користи методи на екстракција и јонска размена. Ако се користат во парови во форма на збогатен празеодиум неодиум, нивната заедничка карактеристика може целосно да се искористи, а цената е исто така поевтина од производите со еден елемент.
Празеодиумска неодиумска легура(празеодиум неодиум метал)стана независен производ, кој може да се користи и како материјал за перманентни магнети и како модификациски додаток за легури на обоени метали. Активноста, селективноста и стабилноста на катализаторот за крекирање на нафта може да се подобрат со додавање на концентрат од празеодиум неодиум во молекуларно сито од Y-зеолит. Како додаток за модификација на пластика, додавањето збогатен празеодиум неодиум во политетрафлуороетилен (PTFE) може значително да ја подобри отпорноста на абење на PTFE.
Ретка земјаМатеријалите со трајни магнети се најпопуларната област на примена на ретки земни елементи денес. Празеодиумот сам по себе не е извонреден како материјал за трајни магнети, но е одличен синергистички елемент кој може да ги подобри магнетните својства. Додавањето соодветна количина на празеодиум може ефикасно да ги подобри перформансите на материјалите со трајни магнети. Исто така, може да ги подобри антиоксидантните перформанси (отпорност на корозија на воздух) и механичките својства на магнетите, и е широко користен во разни електронски уреди и мотори.
Празеодиумот може да се користи и за мелење и полирање материјали. Како што сите знаеме, чистиот прашок за полирање базиран на цериум е обично светло жолт, што е висококвалитетен материјал за полирање за оптичко стакло и го замени црвениот прашок од железен оксид кој има ниска ефикасност на полирање и ја загадува производствената средина. Луѓето откриле дека празеодиумот има добри својства за полирање. Прашокот за полирање од ретки земјени материи што содржи празеодиум ќе изгледа црвеникаво-кафеаво, познато и како „црвен прашок“, но оваа црвена боја не е црвена од железен оксид, но поради присуството на празеодиум оксид, бојата на прашокот за полирање од ретки земјени материи станува потемна. Празеодиумот се користи и како нов материјал за мелење за производство на брусилки од корунд што содржат празеодиум. Во споредба со белата алумина, ефикасноста и издржливоста можат да се подобрат за повеќе од 30% при мелење на јаглероден конструкциски челик, не'рѓосувачки челик и легури на високи температури. Со цел да се намалат трошоците, материјалите збогатени со празеодиум неодиум често се користеле како суровини во минатото, па оттука и името брусилки од празеодиум неодиум корунд.
Силикатни кристали допирани со празеодиумски јони се користат за забавување на светлосните импулси до неколку стотици метри во секунда.
Додавањето на празеодиум оксид во циркониум силикат ќе добие светло жолта боја и може да се користи како керамички пигмент - празеодиум жолта боја. Празеодиум жолтата боја (Zr02-Pr6Oll-Si02) се смета за најдобар жолт керамички пигмент, кој останува стабилен до 1000 ℃ и може да се користи за еднократни или процеси на повторно согорување.
Празеодиумот се користи и како боја за стакло, со богати бои и голем потенцијал на пазарот. Може да се произведуваат производи од празеодиум зелено стакло со светли бои на праз и млад кромид, кои можат да се користат за производство на зелени филтри, а исто така и за уметничко и занаетчиско стакло. Додавањето на празеодиум оксид и цериум оксид во стаклото може да се користи како заштитни очила за заварување. Празеодиум сулфидот може да се користи и како зелена боја за пластика.
Време на објавување: 29 мај 2023 година