אלמנט אדמה נדיר קסום - Praseodymium

Praseodymiumהוא האלמנט השלישי השופע ביותר Lanthanide בטבלה התקופתית של יסודות כימיים, עם שפע של 9.5 עמודים לדקה בקרום, רק נמוך יותר מcerium, yttrium,Lanthanum, וסקנדיוםו זהו היסוד החמישי ביותר בשכיח באדמות נדירות. אבל ממש כמו שמו,Praseodymiumהוא בן פשוט ולא מעוטר במשפחת האדמה הנדירה.

CF AUER VON WELSBACH גילה את Praseodymium בשנת 1885.

בשנת 1751 מצא המינרלוגן השבדי אקסל פרדריק קרונסטדט מינרל כבד באזור הכרייה באסטן ä, שנקרא לימים סריט. שלושים שנה לאחר מכן, ויללהלם היסינגר בן החמש עשרה מהמשפחה שהיה בבעלותו של המכרה שלח את הדגימות שלו לקרל שיל, אך הוא לא גילה גורמים חדשים. בשנת 1803, לאחר שזינגר הפך לנפח, הוא חזר לאזור הכרייה עם J Ö ns Jacob Berzelius והפריד תחמוצת חדשה, כוכב הלכת הגמד, שגילו לפני שנתיים. סריה הופרדה באופן עצמאי על ידי מרטין היינריך קלפרוט בגרמניה.

בין 1839 ל- 1843 גילו המנתח השוודי והכימאי קרל גוסטף מוסנדרתחמוצת Ceriumהיה תערובת של תחמוצות. הוא הפריד בין שתי תחמוצות נוספות, אותם כינה לנטנה ודידימיה "דידימיה" (כלומר "תאומים" ביוונית). הוא פירק חלקית אתCerium Nitrateדגימה על ידי צלייתו באוויר ואז טיפלו בו בחומצה חנקתית מדוללת כדי להשיג את התחמוצת. לפיכך נקראות המתכות המהוות תחמוצות אלהLanthanumוכןPraseodymium.

בשנת 1885, CF Auer von Welsbach, אוסטרי שהמציא את כיסוי גזה המנורה של Thorium Cerium Parium, הפריד בהצלחה את "Praseodymium Neodymium", "התאומים הסמוכים", ממנו הופרדו מלח פרזודימיום ירוק ומלח ניאודימיום בצבע ורד ונקבעו להיות שני אלמנטים חדשים. האחד נקרא "Praseodymium", שמגיע מהמילה היוונית Prason, כלומר תרכובת ירוקה מכיוון שתמיסה של מי מלח Praseodymium תציג צבע ירוק בהיר; האלמנט האחר נקרא "Neodymium". ההפרדה המוצלחת של "התאומים הסמוכים" אפשרה להם להציג את כשרונותיהם באופן עצמאי.

מתכת Praseodymium

מתכת לבנה מכסף, רכה ושמישה. ל- Praseodymium מבנה קריסטל משושה בטמפרטורת החדר. עמידות הקורוזיה באוויר חזקה יותר מזו של Lanthanum, Cerium, Neodymium ו- Europium, אך כאשר נחשפים לאוויר, מיוצרת שכבה של תחמוצת שחורה שברירית, ומדגם מתכת פרזודימיום בגודל סנטימטר אחד מתנשא לחלוטין תוך כשנה.

כמו רוביסודות אדמה נדיריםסביר להניח כי Praseodymium יוצר מצב חמצון+3, שהוא המצב היציב היחיד שלו בפתרונות מימיים. Praseodymium קיים במצב חמצון+4 בכמה תרכובות מוצקות ידועות, ובתנאי הפרדת מטריצה, הוא יכול להגיע למצב חמצון+5 ייחודי בקרב אלמנטים של לנטניד.

יון הפראזודימיום המימי הוא Chartreuse, ושימושים תעשייתיים רבים בפרזודימיום כרוכים ביכולתו לסנן אור צהוב במקורות קלים.

פריסה אלקטרונית של Praseodymium

פליטות אלקטרוניות:

1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P66S2 4F3

59 האלקטרונים של Praseodymium מסודרים כ- [XE] 4F36S2. תיאורטית, כל חמשת האלקטרונים החיצוניים יכולים לשמש כאלקטרון ערכי, אך השימוש בכל חמשת האלקטרונים החיצוניים דורש תנאים קיצוניים. באופן כללי, Praseodymium פולט רק שלושה או ארבעה אלקטרונים בתרכובותיו. Praseodymium הוא האלמנט הראשון של Lanthanide עם תצורה אלקטרונית התואמת את עקרון אופבו. מסלול ה- 4F שלה הוא בעל רמות אנרגיה נמוכות יותר מאשר מסלול ה- 5D, שאינו חל על לנטנום וסריום, שכן ההתכווצות הפתאומית של מסלול ה- 4F אינה מתרחשת עד לאחר Lanthanum ואינה מספיקה כדי להימנע מלהכסה את מעטפת 5D בסריום. עם זאת, Praseodymium מוצק מציג תצורה [XE] 4F25D16S2, כאשר אלקטרון אחד במעטפת 5D דומה לכל גורמי הלנטניד הטריוואלנטיים האחרים (למעט אירופה ויטרביום, שהם די דו -ערכיים במצבים מתכתיים).

כמו מרבית האלמנטים של לנטניד, Praseodymium בדרך כלל משתמשת רק בשלושה אלקטרונים כאלקטרונים של ערכי, ולשאר האלקטרונים הנותרים יש השפעה מחייבת חזקה: הסיבה לכך היא שמסלול ה- 4F עובר דרך ליבת הקסנון האינרטית של האלקטרון כדי להגיע לגרעין, ואחריו 5d ו- 6s, ועולה עם עליית המטען האוניוני. עם זאת, Praseodymium יכול עדיין להמשיך לאבד את הרביעי ואפילו מדי פעם את האלקטרון הערכי החמישי, מכיוון שהוא מופיע מוקדם מאוד במערכת הלנטניד, שם המטען הגרעיני עדיין נמוך מספיק, ואנרגיה של 4F -Flear היא גבוהה מספיק כדי לאפשר הסרת אלקטרון יותר של Valence.

Praseodymium וכל אלמנטים של Lanthanide (למעטLanthanum, ytterbiumוכןלוטטיום, אין אלקטרונים 4F לא מותאמים) הם פרמגנטיות בטמפרטורת החדר. בניגוד למתכות אדמה נדירות אחרות המציגות סדר אנטי -פרומגנטי או פרומגנטי בטמפרטורות נמוכות, Prasedodymium הוא פרמגנטיות בכל הטמפרטורות מעל 1K

יישום Praseodymium

Praseodymium מנוצל לרוב בצורה של אדמות נדירות מעורבות, כמו כחומר טיהור ומשנה לחומרי מתכת, זרזים כימיים, אדמות נדירות חקלאיות וכן הלאה.Praseodymium neodymiumהוא הדומה והקשה ביותר להפריד בין אלמנטים אדמה נדירים, שקשה להפריד אותם בשיטות כימיות. ייצור תעשייתי משתמש בדרך כלל בשיטות מיצוי וחילופי יונים. אם הם משמשים בזוגות בצורה של Neodymium Praseodymium מועשר, ניתן להשתמש במשותף שלהם באופן מלא, והמחיר גם זול יותר ממוצרי אלמנט יחיד.

סגסוגת Praseodymium neodymium(Praseodymium Neodymium Metal)הפך למוצר עצמאי, שיכול לשמש גם כחומר מגנט קבוע והן כתוסף שינוי לסגסוגות מתכת שאינן ברזליות. ניתן לשפר את הפעילות, הסלקטיביות והיציבות של זרז פיצוח הנפט על ידי הוספת Praseodymium neodymium מתרכז למסננת מולקולרית y Zeolite. כתוסף שינוי פלסטי, הוספת העשרה של Praseodymium neodymium ל- polytetrafluoroethylene (PTFE) יכולה לשפר משמעותית את עמידות השחיקה של PTFE.

כדור הארץ הנדירחומרי מגנט קבועים הם התחום הפופולרי ביותר של יישומי כדור הארץ הנדירים כיום. Praseodymium בלבד אינו יוצא מן הכלל כחומר מגנט קבוע, אך זהו אלמנט סינרגיסטי מצוין שיכול לשפר את התכונות המגנטיות. הוספת כמות מתאימה של Praseodymium יכולה לשפר ביעילות את הביצועים של חומרי מגנט קבועים. זה יכול גם לשפר את הביצועים הנוגדי חמצון (עמידות בפני קורוזיה אוויר) ותכונות מכניות של מגנטים, ונמצאה בשימוש נרחב במכשירים ומנועים אלקטרוניים שונים.

Praseodymium יכול לשמש גם לטחינת חומרי טחינה וליטוש. כידוע לכולנו, אבקת ליטוש מבוססת סריום טהורה היא בדרך כלל צהובה בהירה, שהיא חומר ליטוש באיכות גבוהה לזכוכית אופטית, והחליפה את האבקה האדומה של תחמוצת הברזל בעלת יעילות ליטוש נמוכה ומזהמה את סביבת הייצור. אנשים גילו שלפרזודימיום יש תכונות ליטוש טובות. אבקת ליטוש אדמה נדירה המכילה Praseodymium תופיע חום אדמדם, המכונה גם "אבקה אדומה", אך צבע אדום זה אינו אדום תחמוצת ברזל, אלא בגלל נוכחות תחמוצת Praseodymium, צבע אבקת ליטוש האדמה הנדירה הופך להיות כהה יותר. Praseodymium שימש גם כחומר שחיקה חדש לייצור גלגלי השחיקה של Corundum המכילים Praseodymium. בהשוואה לאלומינה לבנה, ניתן לשפר את היעילות והעמידות ביותר מ- 30% כאשר טוחנים פלדה מבנית פחמן, נירוסטה וסגסוגות בטמפרטורה גבוהה. על מנת להפחית את העלויות, חומרים מועשרים Praseodymium Neodymium שימשו לרוב כחומרי גלם בעבר, ומכאן השם גלגל השחיקה Praseodymium neodymium corundum.

גבישים סיליקטיים מסוממים ביוני Praseodymium שימשו כדי להאט את פולסי האור לכמה מאות מטרים בשנייה.

הוספת תחמוצת Praseodymium לסיליקטציה זירקוניום תהפוך לצהוב בהיר ויכולה לשמש כפיגמנט קרמי - צהוב Praseodymium. Praseodymium צהוב (ZR02-PR6OLL-SI02) נחשב לפיגמנט הקרמיקה הצהוב הטוב ביותר, שנשאר יציב עד 1000 ℃ וניתן להשתמש בו לתהליכים חד פעמיים או לקיבלה מחדש.

Praseodymium משמש גם כצבע זכוכית, עם צבעים עשירים ושוק פוטנציאלי נהדר. מוצרי זכוכית ירוקה של Praseodymium עם ירוק כרישה בהיר וניתן לייצר צבעים ירוקים בצבע, אותם ניתן להשתמש כדי לייצר פילטרים ירוקים וגם לאומנויות ומלאכה זכוכית. הוספת תחמוצת Praseodymium ותחמוצת Cerium לזכוכית יכולה לשמש כמשפחים לריתוך. Praseodymium sulfide יכול לשמש גם כצבע פלסטיק ירוק.