Prazeodymje tretím najrozšírenejším lantanoidovým prvkom v periodickej tabuľke chemických prvkov s množstvom 9,5 ppm v kôre, čo je len menej akocéru, ytrium,lantánu, askandium. Je to piaty najrozšírenejší prvok vo vzácnych zeminách. Ale rovnako ako jeho meno,prazeodýmje jednoduchým a neprikrášleným členom rodiny vzácnych zemín.
CF Auer von Welsbach objavil prazeodým v roku 1885.
V roku 1751 švédsky mineralóg Axel Fredrik Cronstedt našiel v banskej oblasti Bastnä s ťažký minerál, ktorý neskôr dostal názov cerit. O tridsať rokov neskôr pätnásťročný Vilhelm Hisinger z rodiny, ktorá vlastnila baňu, poslal svoje vzorky Carlovi Scheelemu, ale neobjavil žiadne nové prvky. V roku 1803, keď sa Singer stal kováčom, vrátil sa s J ö ns Jacobom Berzeliusom do banskej oblasti a oddelil nový oxid, trpasličiu planétu Ceres, ktorú objavili pred dvoma rokmi. Ceriu nezávisle oddelil Martin Heinrich Klaproth v Nemecku.
V rokoch 1839 až 1843 švédsky chirurg a chemik Carl Gustaf Mosander zistil, žeoxid cérubola zmesou oxidov. Oddelil dva ďalšie oxidy, ktoré nazval lanthana a didymia „didymia“ (čo v gréčtine znamená „dvojičky“). Čiastočne rozložildusičnan ceritývzorku pražením na vzduchu a potom sa na ňu pôsobilo zriedenou kyselinou dusičnou, aby sa získal oxid. Kovy, ktoré tvoria tieto oxidy, sú preto pomenovanélantánuaprazeodým.
V roku 1885 CF Auer Von Welsbach, Rakúšan, ktorý vynašiel gázový kryt lampy s tóriom a cérom, úspešne oddelil „prazeodýmový neodým“, „spojené dvojčatá“, z ktorých sa oddelila zelená prazeodýmová soľ a ružovo sfarbená neodýmová soľ. dva nové prvky. Jeden sa volá „prazeodým“, ktorý pochádza z gréckeho slova prason, čo znamená zelená zlúčenina, pretože roztok prazeodýmovej slanej vody bude mať jasne zelenú farbu; Ďalší prvok sa volá „Neodym“. Úspešné oddelenie „somknutých dvojčiat“ im umožnilo prejaviť svoj talent nezávisle.
Strieborný biely kov, mäkký a tvárny. Prazeodym má pri izbovej teplote hexagonálnu kryštálovú štruktúru. Odolnosť proti korózii na vzduchu je silnejšia ako odolnosť lantánu, céru, neodýmu a európia, ale pri vystavení vzduchu sa vytvorí vrstva krehkého čierneho oxidu a vzorka prazeodýmového kovu s veľkosťou jedného centimetra úplne koroduje približne za rok.
Ako väčšinaprvky vzácnych zemínprazeodým s najväčšou pravdepodobnosťou vytvára oxidačný stav + 3, čo je jeho jediný stabilný stav vo vodných roztokoch. Prazeodým existuje v niektorých známych pevných zlúčeninách v oxidačnom stave +4 a za podmienok separácie matrice môže dosiahnuť jedinečný oxidačný stav +5 medzi prvkami lantanoidov.
Vodný ión prazeodýmu je chartreuse a mnohé priemyselné použitia prazeodýmu zahŕňajú jeho schopnosť filtrovať žlté svetlo vo svetelných zdrojoch.
Prazeodymové elektronické usporiadanie
Elektronické emisie:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f3
59 elektrónov prazeodýmu je usporiadaných ako [Xe] 4f36s2. Teoreticky môže byť všetkých päť vonkajších elektrónov použitých ako valenčný elektrón, ale použitie všetkých piatich vonkajších elektrónov si vyžaduje extrémne podmienky. Vo všeobecnosti prazeodým vo svojich zlúčeninách emituje iba tri alebo štyri elektróny. Prazeodým je prvý lantanoidový prvok s elektronickou konfiguráciou, ktorý je v súlade s Aufbauovým princípom. Jeho orbitál 4f má nižšie energetické hladiny ako orbitál 5d, čo nie je použiteľné pre lantán a cér, pretože k náhlej kontrakcii orbitálu 4f dochádza až po lantáne a nie je dostatočné na to, aby sa zabránilo obsadeniu 5d obalu cérom. Pevný prazeodým však vykazuje konfiguráciu [Xe] 4f25d16s2, kde jeden elektrón v 5d obale pripomína všetky ostatné trojmocné lantanoidové prvky (okrem európia a ytterbia, ktoré sú v kovových stavoch dvojmocné).
Ako väčšina lantanoidových prvkov, prazeodým zvyčajne používa ako valenčný elektrón iba tri elektróny a zvyšné 4f elektróny majú silný väzbový účinok: je to preto, že 4f orbita prechádza cez inertné xenónové jadro elektrónu, aby dosiahla jadro, po ktorom nasledujú 5d a 6s. a zvyšuje sa so zvyšujúcim sa iónovým nábojom. Prazeodým však môže naďalej strácať štvrtý a dokonca občas aj piaty valenčný elektrón, pretože sa objavuje veľmi skoro v lantanoidovom systéme, kde je jadrový náboj stále dostatočne nízky a energia podplášťa 4f je dostatočne vysoká na to, aby umožnila odstránenie viac valenčný elektrón.
Prazeodým a všetky prvky lantanoidov (okremlantánu, ytterbiumalutécium, neexistujú žiadne nepárové 4f elektróny) sú paramagnetizmus pri izbovej teplote. Na rozdiel od iných kovov vzácnych zemín, ktoré vykazujú antiferomagnetické alebo feromagnetické usporiadanie pri nízkych teplotách, prazeodým je paramagnetizmus pri všetkých teplotách nad 1K.
Aplikácia prazeodýmu
Prazeodým sa väčšinou používa vo forme zmiešaných vzácnych zemín, napríklad ako čistiaci a modifikačný prostriedok pre kovové materiály, chemické katalyzátory, poľnohospodárske vzácne zeminy atď.Prazeodým neodýmje najpodobnejší a ťažko oddeliteľný pár prvkov vzácnych zemín, ktorý je ťažké oddeliť chemickými metódami. Priemyselná výroba zvyčajne využíva metódy extrakcie a iónovej výmeny. Ak sa použijú v páre vo forme obohateného prazeodýmového neodýmu, dá sa naplno využiť ich spoločná vlastnosť a cena je tiež lacnejšia ako u jednoprvkových produktov.
Prazeodymová zliatina neodýmu(prazeodým neodymový kov)sa stala samostatným produktom, ktorý možno použiť ako materiál s permanentným magnetom, tak aj ako modifikačnú prísadu do zliatin neželezných kovov. Aktivitu, selektivitu a stabilitu katalyzátora krakovania ropy možno zlepšiť pridaním koncentrátu prazeodýmu a neodýmu do molekulového sita zeolitu Y. Ako prísada na úpravu plastov môže pridanie obohatenia prazeodýmom a neodýmom do polytetrafluóretylénu (PTFE) výrazne zlepšiť odolnosť PTFE proti opotrebovaniu.
Vzácna zeminamateriály s permanentnými magnetmi sú dnes najobľúbenejšou oblasťou aplikácií vzácnych zemín. Prazeodým sám o sebe nevyniká ako materiál s permanentnými magnetmi, ale je to vynikajúci synergický prvok, ktorý môže zlepšiť magnetické vlastnosti. Pridanie vhodného množstva prazeodýmu môže účinne zlepšiť výkon materiálov s permanentnými magnetmi. Môže tiež zlepšiť antioxidačný výkon (odolnosť voči korózii vzduchu) a mechanické vlastnosti magnetov a široko sa používa v rôznych elektronických zariadeniach a motoroch.
Prazeodým je možné použiť aj na brúsenie a leštenie materiálov. Ako všetci vieme, čistý leštiaci prášok na báze céru je zvyčajne svetložltý, čo je vysokokvalitný leštiaci materiál pre optické sklo a nahradil červený prášok oxidu železa, ktorý má nízku účinnosť leštenia a znečisťuje výrobné prostredie. Ľudia zistili, že prazeodým má dobré leštiace vlastnosti. Leštiaci prášok vzácnych zemín obsahujúci prazeodým bude vyzerať červenohnedý, tiež známy ako „červený prášok“, ale táto červená farba nie je červená ako oxid železa, ale v dôsledku prítomnosti oxidu prazeodýmu farba leštiaceho prášku vzácnych zemín stmavne. Prazeodým bol tiež použitý ako nový brúsny materiál na výrobu korundových brúsnych kotúčov obsahujúcich prazeodým. V porovnaní s bielym oxidom hlinitým je možné pri brúsení uhlíkovej konštrukčnej ocele, nehrdzavejúcej ocele a vysokoteplotných zliatin zlepšiť účinnosť a životnosť o viac ako 30 %. Aby sa znížili náklady, v minulosti sa ako suroviny často používali materiály obohatené neodýmom a neodýmom, preto sa nazýva brúsny kotúč z prazeodýmu a neodýmu.
Na spomalenie svetelných impulzov na niekoľko stoviek metrov za sekundu sa použili kremičité kryštály dopované iónmi prazeodýmu.
Pridaním oxidu prazeodýmu do kremičitanu zirkoničitého sa farba zmení na svetložltú a môže sa použiť ako keramický pigment – prazeodýmová žltá. Prazeodymová žltá (Zr02-Pr6Oll-Si02) je považovaná za najlepší žltý keramický pigment, ktorý zostáva stabilný až do 1000 ℃ a možno ho použiť na jednorazové alebo prepálenie.
Prazeodým sa používa aj ako farbivo na sklo so sýtymi farbami a veľkým potenciálom na trhu. Môžu sa vyrábať výrobky z prazeodýmového zeleného skla s jasnou pórovou zelenou a cibuľovou zelenou farbou, ktoré možno použiť na výrobu zelených filtrov a tiež na umelecké a umelecké sklo. Pridanie oxidu prazeodýmu a oxidu céru do skla možno použiť ako okuliare na zváranie. Ako zelené plastové farbivo možno použiť aj sulfid prazeodýmu.
Čas odoslania: 29. mája 2023