Praseodüümon keemiliste elementide perioodilisustabelis arvukuselt kolmas lantaniidelement, mille sisaldus maakoores on 9,5 ppm, mis on madalam kuitseerium, ütrium,lantaanjaskandiumSee on haruldaste muldmetallide seas arvukuselt viies element. Aga just nagu tema nimigi ütleb,praseodüümon haruldaste muldmetallide perekonna lihtne ja ilustamata liige.
Praseodüümi avastas C. F. Auer von Welsbach 1885. aastal.
1751. aastal leidis rootsi mineraloog Axel Fredrik Cronstedt Bastn äsi kaevanduspiirkonnast raske mineraali, mis hiljem nimetati tseriidiks. Kolmkümmend aastat hiljem saatis kaevandust omanud perekonnast pärit viieteistaastane Vilhelm Hisinger oma proovid Carl Scheele'ile, kuid ta ei avastanud ühtegi uut elementi. 1803. aastal, pärast Singerist seppa saamist, naasis ta koos J ö ns Jacob Berzeliusega kaevanduspiirkonda ja eraldas uue oksiidi, kääbusplaneedi Cerese, mille nad avastasid kaks aastat tagasi. Ceriumi eraldas iseseisvalt Martin Heinrich Klaproth Saksamaal.
Aastatel 1839–1843 avastas Rootsi kirurg ja keemik Carl Gustaf Mosander, ettseeriumoksiidoli oksiidide segu. Ta eraldas kaks muud oksiidi, mida ta nimetas lantaaniks ja didüümiaks – „didüümia” (kreeka keeles „kaksikuid”). Ta lagundas osaliselttseeriumnitraatproovi õhu käes röstides ja seejärel lahjendatud lämmastikhappega töödeldes, et saada oksiid. Seetõttu nimetatakse neid oksiide moodustavaid metallelantaanjapraseodüüm.
1885. aastal eraldas austerlane C. F. Auer Von Welsbach, kes leiutas toorium-tseerium aurulambi marli katte, edukalt „praseodüüm-neodüümi“, „siiami kaksikud“, millest eraldati roheline praseodüümsool ja roosakas neodüümsool ning määrati kindlaks, et tegemist on kahe uue elemendiga. Üks neist kannab nime „praseodüüm“, mis tuleneb kreekakeelsest sõnast prason, mis tähendab rohelist ühendit, kuna praseodüümsoola lahus vees annab erkrohelise värvuse; teine element kannab nime „Neodüüm„Siiami kaksikute“ edukas eraldamine võimaldas neil oma andeid iseseisvalt näidata.
Hõbevalge metall, pehme ja painduv. Praseodüümil on toatemperatuuril kuusnurkne kristallstruktuur. Õhus on korrosioonikindlus tugevam kui lantaanil, tseeriumil, neodüümil ja euroopiumil, kuid õhuga kokkupuutel tekib habras musta oksiidi kiht ja sentimeetri suurune praseodüümi metalliproov korrodeerub täielikult umbes aasta jooksul.
Nagu enamikharuldaste muldmetallide elemendidPraseodüümi oksüdatsiooniastmes on kõige tõenäolisemalt a+3, mis on selle ainus stabiilne olek vesilahustes. Mõnedes teadaolevates tahketes ühendites esineb praseodüüm a+4 oksüdatsiooniastmes ning maatriksi eraldamise tingimustes võib see saavutada lantaniidelementide seas ainulaadse +5 oksüdatsiooniastme.
Praseodüümi vesilahus on siidine ioon ja praseodüümi paljud tööstuslikud kasutusalad hõlmavad selle võimet filtreerida kollast valgust valgusallikates.
Praseodüümi elektrooniline paigutus
Elektrooniline emissioon:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f3
Praseodüümi 59 elektroni on paigutunud kujul [Xe]₄⁴⁶s⁴. Teoreetiliselt saab kõiki viit välimist elektroni kasutada valentselektronidena, kuid kõigi viie välimise elektroni kasutamine nõuab äärmuslikke tingimusi. Üldiselt kiirgab praseodüüm oma ühendites ainult kolme või nelja elektroni. Praseodüüm on esimene lantaniidelement, mille elektronkonfiguratsioon vastab Aufbau printsiibile. Selle 4f-orbitaalil on madalamad energiatasemed kui 5d-orbitaalil, mis ei ole lantaani ja tseeriumi puhul rakendatav, kuna 4f-orbitaali järsk kokkutõmbumine toimub alles pärast lantaani ja ei ole piisav, et vältida tseeriumi 5d-koore hõivamist. Sellest hoolimata on tahkel praseodüümil [Xe]⁴f⁶⁵d⁵s⁴ konfiguratsioon, kus üks 5d-koore elektron sarnaneb kõigi teiste kolmevalentsete lantaniidelementidega (välja arvatud euroopium ja ütterbium, mis on metallilises olekus kahevalentsed).
Nagu enamik lantaniidelemente, kasutab praseodüüm valentselektronina tavaliselt ainult kolme elektroni ja ülejäänud 4f-elektronidel on tugev siduv toime: see on tingitud asjaolust, et 4f-orbiit läbib elektroni inertset ksenoontuuma, et jõuda tuuma, millele järgnevad 5d ja 6s ning see orbiit suureneb ioonlaengu suurenemisega. Praseodüüm võib aga ikkagi kaotada neljanda ja isegi aeg-ajalt viienda valentselektroni, kuna see ilmub lantaniidsüsteemis väga varakult, kus tuumalaeng on veel piisavalt madal ja 4f-alamkoore energia on piisavalt kõrge, et võimaldada suurema hulga valentselektronide eemaldamist.
Praseodüüm ja kõik lantaniidelemendid (välja arvatudlantaan, ütterbiumjaluteetsium, puuduvad paardumata 4f elektronid) on toatemperatuuril paramagnetismiga. Erinevalt teistest haruldastest muldmetallidest, millel on madalatel temperatuuridel antiferromagnetiline või ferromagnetiline korrastus, on praseodüüm paramagnetismiga kõigil temperatuuridel üle 1 K.
Praseodüümi pealekandmine
Praseodüümi kasutatakse enamasti segatud haruldaste muldmetallide kujul, näiteks metallmaterjalide, keemiliste katalüsaatorite, põllumajanduslike haruldaste muldmetallide jms puhastava ja modifitseeriva ainena.Praseodüüm neodüümon haruldaste muldmetallide elementide kõige sarnasem ja raskemini eraldatav paar, mida on keemiliste meetoditega raske eraldada. Tööstuslikus tootmises kasutatakse tavaliselt ekstraheerimis- ja ioonvahetusmeetodeid. Kui neid kasutatakse paaridena rikastatud praseodüümi ja neodüümi kujul, saab nende sarnasust täielikult ära kasutada ja hind on ka odavam kui ühe elemendi toodetel.
Praseodüümi neodüümi sulam(praseodüüm neodüüm metall)on saanud iseseisvaks tooteks, mida saab kasutada nii püsimagnetmaterjalina kui ka mitteferroossete metallide sulamite modifitseeriva lisandina. Nafta krakkimise katalüsaatori aktiivsust, selektiivsust ja stabiilsust saab parandada, lisades praseodüüm-neodüümi kontsentraadi Y-tseoliidi molekulaarsõela. Plastist modifitseeriva lisandina võib praseodüüm-neodüümi rikastamine polütetrafluoroetüleenile (PTFE) oluliselt parandada PTFE kulumiskindlust.
Haruldased muldmetallidPüsimagnetmaterjalid on tänapäeval haruldaste muldmetallide rakenduste seas kõige populaarsem valdkond. Praseodüüm üksi ei ole püsimagnetmaterjalina silmapaistev, kuid see on suurepärane sünergistlik element, mis võib parandada magnetilisi omadusi. Sobiva koguse praseodüümi lisamine võib tõhusalt parandada püsimagnetmaterjalide toimivust. See võib parandada ka magnetite antioksüdantset toimivust (õhukorrosioonikindlust) ja mehaanilisi omadusi ning seda on laialdaselt kasutatud erinevates elektroonikaseadmetes ja mootorites.
Praseodüümi saab kasutada ka materjalide lihvimiseks ja poleerimiseks. Nagu me kõik teame, on puhas tseeriumil põhinev poleerimispulber tavaliselt helekollane, mis on optilise klaasi kvaliteetne poleerimismaterjal ja on asendanud punase raudoksiidi pulbri, millel on madal poleerimise efektiivsus ja mis saastab tootmiskeskkonda. Inimesed on leidnud, et praseodüümil on head poleerimisomadused. Praseodüümi sisaldav haruldaste muldmetallide poleerimispulber on punakaspruun, tuntud ka kui "punane pulber", kuid see punane värvus ei ole raudoksiidi punane, vaid praseodüümoksiidi olemasolu tõttu muutub haruldaste muldmetallide poleerimispulbri värvus tumedamaks. Praseodüümi on kasutatud ka uue lihvimismaterjalina praseodüümi sisaldavate korundlihvketaste valmistamiseks. Võrreldes valge alumiiniumoksiidiga saab süsinikkonstruktsiooniterase, roostevaba terase ja kõrgtemperatuuriliste sulamite lihvimisel efektiivsust ja vastupidavust parandada enam kui 30%. Kulude vähendamiseks kasutati varem sageli toorainena praseodüümi ja neodüümiga rikastatud materjale, sellest ka nimetus praseodüüm ja neodüüm.
Praseodüümiioonidega legeeritud silikaatkristalle on kasutatud valgusimpulsside aeglustamiseks mitmesaja meetrini sekundis.
Praseodüümoksiidi lisamine tsirkooniumsilikaadile muudab selle erekollaseks ja seda saab kasutada keraamilise pigmendina – praseodüümkollasena. Praseodüümkollast (Zr02-Pr6Oll-Si02) peetakse parimaks kollaseks keraamiliseks pigmendiks, mis püsib stabiilsena kuni 1000 ℃ juures ja mida saab kasutada ühekordseks või korduvpõletuseks.
Praseodüümi kasutatakse ka klaasivärvaine, millel on rikkalikud värvid ja suur potentsiaalne turg. Praseodüümist saab toota erksa porrulaugu- ja rohelise värvusega rohelisi klaasitooteid, mida saab kasutada roheliste filtrite ja ka kunsti- ja käsitööklaaside valmistamiseks. Praseodüümoksiidi ja tseeriumoksiidi lisamine klaasile võimaldab seda kasutada keevitusprillidena. Praseodüümsulfiidi saab kasutada ka rohelise plastvärvaine.
Postituse aeg: 29. mai 2023