Praseodimioè il terzo elemento lantanide più abbondante nella tavola periodica degli elementi chimici, con un'abbondanza di 9,5 ppm nella crosta, inferiore solo acerio, ittrio,lantanio, Escandio. È il quinto elemento più abbondante nelle terre rare. Ma proprio come il suo nome,praseodimioè un membro semplice e disadorno della famiglia delle terre rare.
CF Auer Von Welsbach scoprì il praseodimio nel 1885.
Nel 1751, il mineralogista svedese Axel Fredrik Cronstedt trovò nella zona mineraria di Bastnä un minerale pesante, che in seguito venne chiamato cerite. Trent'anni dopo, il quindicenne Vilhelm Hisinger della famiglia proprietaria della miniera inviò i suoi campioni a Carl Scheele, ma non scoprì nessun nuovo elemento. Nel 1803, dopo che Singer divenne un fabbro, tornò nell'area mineraria con Jöns Jacob Berzelius e separò un nuovo ossido, il pianeta nano Cerere, che avevano scoperto due anni fa. Ceria fu separata indipendentemente da Martin Heinrich Klaproth in Germania.
Tra il 1839 e il 1843 lo scoprì il chirurgo e chimico svedese Carl Gustaf Mosanderossido di cerioera una miscela di ossidi. Separò altri due ossidi, che chiamò lanthana e didymia “didymia” (che significa “gemelli” in greco). Ha parzialmente decomposto ilnitrato di ceriocampione arrostendolo all'aria e poi trattandolo con acido nitrico diluito per ottenere l'ossido. I metalli che formano questi ossidi prendono quindi il nomelantanioEpraseodimio.
Nel 1885, CF Auer Von Welsbach, un austriaco che inventò la copertura di garza della lampada a vapori di torio cerio, separò con successo il "neodimio praseodimio", i "gemelli siamesi", da cui furono separati il sale di praseodimio verde e il sale di neodimio color rosa e fu stabilito che fossero due nuovi elementi. Uno si chiama “Praseodimio”, che deriva dalla parola greca prason, che significa composto verde perché una soluzione di acqua salata di praseodimio presenterà un colore verde brillante; L’altro elemento si chiama “Neodimio“. La riuscita separazione dei “gemelli siamesi” ha permesso loro di mostrare i propri talenti in modo indipendente.
Metallo bianco argento, morbido e duttile. Il praseodimio ha una struttura cristallina esagonale a temperatura ambiente. La resistenza alla corrosione nell'aria è più forte di quella del lantanio, del cerio, del neodimio e dell'europio, ma quando esposto all'aria viene prodotto uno strato di fragile ossido nero e un campione di metallo praseodimio delle dimensioni di un centimetro si corrode completamente entro circa un anno.
Come la maggior parteelementi delle terre rare, è molto probabile che il praseodimio formi uno stato di ossidazione +3, che è il suo unico stato stabile in soluzioni acquose. Il praseodimio esiste in uno stato di ossidazione +4 in alcuni composti solidi noti e, in condizioni di separazione della matrice, può raggiungere uno stato di ossidazione +5 unico tra gli elementi lantanidi.
Lo ione acquoso del praseodimio è chartreuse e molti usi industriali del praseodimio implicano la sua capacità di filtrare la luce gialla nelle sorgenti luminose.
Layout elettronico al praseodimio
Emissioni elettroniche:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f3
I 59 elettroni del praseodimio sono disposti come [Xe] 4f36s2. Teoricamente, tutti e cinque gli elettroni esterni possono essere usati come elettroni di valenza, ma l'uso di tutti e cinque gli elettroni esterni richiede condizioni estreme. Generalmente, il praseodimio emette solo tre o quattro elettroni nei suoi composti. Il praseodimio è il primo elemento lantanide con una configurazione elettronica conforme al principio Aufbau. Il suo orbitale 4f ha livelli di energia inferiori rispetto all'orbitale 5d, il che non è applicabile al lantanio e al cerio, poiché l'improvvisa contrazione dell'orbitale 4f avviene solo dopo il lantanio e non è sufficiente per evitare di occupare il guscio 5d nel cerio. Tuttavia, il praseodimio solido mostra una configurazione [Xe] 4f25d16s2, dove un elettrone nel guscio 5d assomiglia a tutti gli altri elementi lantanidi trivalenti (ad eccezione di europio e itterbio, che sono bivalenti negli stati metallici).
Come la maggior parte degli elementi lantanidi, il praseodimio utilizza solitamente solo tre elettroni come elettrone di valenza, e i restanti elettroni 4f hanno un forte effetto legante: questo perché l'orbita 4f passa attraverso il nucleo inerte di xeno dell'elettrone per raggiungere il nucleo, seguita da 5d e 6s. , e aumenta con l'aumento della carica ionica. Tuttavia, il praseodimio può ancora continuare a perdere il quarto e occasionalmente anche il quinto elettrone di valenza, perché appare molto presto nel sistema dei lantanidi, dove la carica nucleare è ancora sufficientemente bassa e l'energia del sottoguscio 4f è sufficientemente elevata da consentire la rimozione di più elettroni di valenza.
Il praseodimio e tutti gli elementi lantanidi (eccettolantanio, itterbioElutezio, non ci sono elettroni 4f spaiati) sono paramagnetismo a temperatura ambiente. A differenza di altri metalli delle terre rare che mostrano un ordinamento antiferromagnetico o ferromagnetico a basse temperature, il praseodimio è paramagnetismo a tutte le temperature superiori a 1K
Applicazione del praseodimio
Il praseodimio è utilizzato principalmente sotto forma di terre rare miste, come agente purificante e modificante per materiali metallici, catalizzatori chimici, terre rare agricole e così via.Praseodimio neodimioè la coppia di elementi delle terre rare più simili e difficili da separare, che è difficile da separare con metodi chimici. La produzione industriale utilizza solitamente metodi di estrazione e scambio ionico. Se vengono utilizzati in coppia sotto forma di neodimio praseodimio arricchito, la loro comunanza può essere pienamente utilizzata e il prezzo è anche più economico rispetto ai prodotti a elemento singolo.
Lega di neodimio praseodimio(praseodimio neodimio metallico)è diventato un prodotto indipendente, che può essere utilizzato sia come materiale per magneti permanenti che come additivo di modifica per leghe di metalli non ferrosi. L'attività, la selettività e la stabilità del catalizzatore di cracking del petrolio possono essere migliorate aggiungendo il concentrato di praseodimio e neodimio nel setaccio molecolare di zeolite Y. Come additivo per la modificazione della plastica, l'aggiunta dell'arricchimento di neodimio praseodimio al politetrafluoroetilene (PTFE) può migliorare significativamente la resistenza all'usura del PTFE.
Terra rarai materiali a magneti permanenti sono oggi il campo più popolare di applicazioni delle terre rare. Il praseodimio da solo non è eccezionale come materiale magnetico permanente, ma è un eccellente elemento sinergico che può migliorare le proprietà magnetiche. L'aggiunta di una quantità adeguata di praseodimio può migliorare efficacemente le prestazioni dei materiali a magnete permanente. Può anche migliorare le prestazioni antiossidanti (resistenza alla corrosione dell'aria) e le proprietà meccaniche dei magneti ed è stato ampiamente utilizzato in vari dispositivi elettronici e motori.
Il praseodimio può essere utilizzato anche per levigare e lucidare i materiali. Come tutti sappiamo, la polvere lucidante a base di cerio puro è solitamente di colore giallo chiaro, che è un materiale lucidante di alta qualità per il vetro ottico, e ha sostituito la polvere rossa di ossido di ferro che ha una bassa efficienza di lucidatura e inquina l'ambiente di produzione. Le persone hanno scoperto che il praseodimio ha buone proprietà lucidanti. La polvere lucidante di terre rare contenente praseodimio apparirà marrone rossastro, nota anche come "polvere rossa", ma questo colore rosso non è rosso ossido di ferro, ma a causa della presenza di ossido di praseodimio, il colore della polvere lucidante di terre rare diventa più scuro. Il praseodimio è stato utilizzato anche come nuovo materiale abrasivo per realizzare mole in corindone contenenti praseodimio. Rispetto all'allumina bianca, l'efficienza e la durata possono essere migliorate di oltre il 30% durante la macinazione di acciaio strutturale al carbonio, acciaio inossidabile e leghe ad alta temperatura. Per ridurre i costi, in passato venivano spesso utilizzati materiali arricchiti con praseodimio e neodimio come materie prime, da qui il nome mola al praseodimio e corindone al neodimio.
Cristalli di silicato drogati con ioni praseodimio sono stati utilizzati per rallentare gli impulsi luminosi fino a diverse centinaia di metri al secondo.
L'aggiunta di ossido di praseodimio al silicato di zirconio diventerà giallo brillante e potrà essere utilizzato come pigmento ceramico: giallo praseodimio. Il giallo praseodimio (Zr02-Pr6Oll-Si02) è considerato il miglior pigmento ceramico giallo, che rimane stabile fino a 1000 ℃ e può essere utilizzato per processi singoli o di ricombustione.
Il praseodimio è utilizzato anche come colorante per il vetro, con colori ricchi e un grande potenziale di mercato. È possibile produrre prodotti in vetro verde al praseodimio con colori verde porro brillante e verde scalogno, che possono essere utilizzati per produrre filtri verdi e anche per vetro artistico e artigianale. L'aggiunta di ossido di praseodimio e ossido di cerio al vetro può essere utilizzata come occhiali per la saldatura. Il solfuro di praseodimio può anche essere utilizzato come colorante per la plastica verde.
Orario di pubblicazione: 29 maggio 2023