Praseodymiumlà nguyên tố lanthanide phong phú thứ ba trong bảng tuần hoàn của các nguyên tố hóa học, với sự phong phú là 9,5 ppm trong lớp vỏ, chỉ thấp hơnCerium, yttri,lanthanum, Vàscandium. Đó là yếu tố phong phú thứ năm trong Trái đất hiếm. Nhưng giống như tên của anh ấy,Praseodymiumlà một thành viên đơn giản và không được trang bị của gia đình đất hiếm.
CF Auer von Welsbach đã phát hiện ra Praseodymium vào năm 1885.
Năm 1751, nhà khai thác khoáng vật người Thụy Điển Axel Fredrik Cronstedt đã tìm thấy một khoáng chất nặng trong khu vực khai thác của Bastn ä s, sau đó được đặt tên là Cerite. Ba mươi năm sau, Vilhelm Hisinger mười lăm tuổi từ gia đình sở hữu mỏ đã gửi mẫu của mình cho Carl Scheele, nhưng anh không khám phá ra bất kỳ yếu tố mới nào. Năm 1803, sau khi Singer trở thành một thợ rèn, anh trở lại khu vực khai thác với J ö ns Jacob Berzelius và tách một oxit mới, hành tinh lùn Ceres, mà họ phát hiện ra hai năm trước. Ceria được phân tách độc lập bởi Martin Heinrich Klaproth ở Đức.
Từ năm 1839 đến 1843, bác sĩ phẫu thuật Thụy Điển và nhà hóa học Carl Gustaf Mosander đã phát hiện ra rằngoxit ceriumlà một hỗn hợp của các oxit. Anh ta tách hai oxit khác, mà anh ta gọi là Lanthana và Didymia Hồi Didymia (có nghĩa là Twins Twins trong tiếng Hy Lạp). Anh ấy đã phân hủy một phầncerium nitratMẫu bằng cách rang nó trong không khí, và sau đó xử lý nó bằng axit nitric loãng để thu được oxit. Do đó các kim loại tạo thành các oxit này được đặt tênlanthanumVàPraseodymium.
Vào năm 1885, CF Auer von Welsbach, một người Áo đã phát minh ra lớp phủ gạc đèn của thorium cerium, đã tách thành công thành công praseodymium neodymium, một cặp song sinh dính liền, từ đó muối praseodymium màu xanh lá cây và muối mới được phân tách và xác định là hai yếu tố mới. Một người được đặt tên là Praseodeymium, xuất phát từ prason từ Hy Lạp, có nghĩa là hợp chất màu xanh lá cây vì một dung dịch nước mặn praseodymium sẽ có màu xanh lá cây tươi sáng; Yếu tố khác được đặt tên là “Neodymium. Sự tách biệt thành công của các cặp song sinh gắn liền với người Viking đã cho phép họ thể hiện tài năng của họ một cách độc lập.
Kim loại trắng bạc, mềm và dễ uốn. Praseodymium có cấu trúc tinh thể lục giác ở nhiệt độ phòng. Kháng ăn mòn trong không khí mạnh hơn lanthanum, cerium, neodymium và europium, nhưng khi tiếp xúc với không khí, một lớp oxit đen mỏng manh được sản xuất và một mẫu kim loại praseodymium có kích thước một centimet hoàn toàn trong vòng khoảng một năm.
Giống như hầu hếtCác yếu tố đất hiếm, Praseodymium rất có thể tạo thành trạng thái oxy hóa A+3, đây là trạng thái ổn định duy nhất của nó trong các dung dịch nước. Praseodymium tồn tại ở trạng thái oxy hóa A+4 trong một số hợp chất rắn đã biết và trong điều kiện tách ma trận, nó có thể đạt đến trạng thái oxy hóa+5 duy nhất trong số các yếu tố lanthanide.
Ion praseodymium nước là chartreuse và nhiều cách sử dụng công nghiệp của praseodymium liên quan đến khả năng lọc ánh sáng vàng của nó trong các nguồn sáng.
Bố cục điện tử Praseodymium
Phát thải điện tử:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P66S2 4F3
59 electron của praseodymium được sắp xếp là [XE] 4F36S2. Về mặt lý thuyết, tất cả năm electron bên ngoài có thể được sử dụng làm electron hóa trị, nhưng việc sử dụng tất cả năm electron bên ngoài đòi hỏi điều kiện khắc nghiệt. Nói chung, praseymium chỉ phát ra ba hoặc bốn electron trong các hợp chất của nó. Praseodymium là nguyên tố lanthanide đầu tiên với cấu hình điện tử phù hợp với nguyên tắc AUFBAU. Quỹ đạo 4F của nó có mức năng lượng thấp hơn quỹ đạo 5D, không áp dụng cho lanthanum và cerium, vì sự co lại đột ngột của quỹ đạo 4F không xảy ra cho đến sau lanthanum và không đủ để tránh chiếm vỏ 5D trong cerium. Tuy nhiên, praseodymium rắn thể hiện cấu hình [XE] 4F25D16S2, trong đó một electron trong lớp vỏ 5D giống như tất cả các nguyên tố lanthanide trivalent khác (ngoại trừ Europium và Ytterbium, có tính chi tiết trong các trạng thái kim loại).
Giống như hầu hết các yếu tố lanthanide, praseodymium thường chỉ sử dụng ba electron làm electron hóa trị và các electron 4F còn lại có tác dụng liên kết mạnh: điều này là do quỹ đạo 4F đi qua lõi xenon trơ của electron để đạt đến hạt nhân, theo sau là 5D và 6S và tăng khi tăng điện tích ion. Tuy nhiên, praseodymium vẫn có thể tiếp tục mất thứ tư và thậm chí thỉnh thoảng là electron hóa trị thứ năm, bởi vì nó xuất hiện rất sớm trong hệ thống lanthanide, nơi điện tích hạt nhân vẫn đủ thấp và năng lượng phụ 4F đủ cao để cho phép loại bỏ điện tử hóa trị cao hơn.
Praseodeymium và tất cả các yếu tố lanthanide (trừlanthanum, YtterbiumVàlutetium, không có electron 4F không ghép đôi) là Paramagnetism ở nhiệt độ phòng. Không giống như các kim loại đất hiếm khác thể hiện thứ tự chống từ hoặc từ tính ở nhiệt độ thấp, praseodymium là điều tối đa ở mọi nhiệt độ trên 1k
Ứng dụng của Praseodymium
Praseodymium chủ yếu được sử dụng dưới dạng trái đất hiếm hỗn hợp, như là một tác nhân tinh chế và sửa đổi cho vật liệu kim loại, chất xúc tác hóa học, đất hiếm, v.v.Praseodymium neodymiumlà giống nhau và khó phân tách các nguyên tố đất hiếm, rất khó để tách bằng các phương pháp hóa học. Sản xuất công nghiệp thường sử dụng các phương pháp khai thác và trao đổi ion. Nếu chúng được sử dụng theo cặp dưới dạng praseodymium neodymium được làm giàu, tính phổ biến của chúng có thể được sử dụng đầy đủ và giá cũng rẻ hơn so với các sản phẩm nguyên tố đơn lẻ.
Praseodymium Neodymium hợp kim(Praseodymium neodymium kim loại)đã trở thành một sản phẩm độc lập, có thể được sử dụng làm vật liệu nam châm vĩnh cửu vừa là phụ gia sửa đổi cho các hợp kim kim loại màu không có dầu. Hoạt động, tính chọn lọc và tính ổn định của chất xúc tác nứt dầu có thể được cải thiện bằng cách thêm praseodymium neodymium cô đặc vào sàng phân tử y zeolite. Là một phụ gia sửa đổi nhựa, việc thêm làm giàu prasododeymium neodymium vào polytetrafluoroetylen (PTFE) có thể cải thiện đáng kể khả năng chống mài mòn của PTFE.
Trái đất hiếmVật liệu nam châm vĩnh cửu là lĩnh vực phổ biến nhất của các ứng dụng đất hiếm ngày nay. Chỉ riêng Praseodymium không nổi bật như một vật liệu nam châm vĩnh cửu, nhưng nó là một yếu tố hiệp đồng tuyệt vời có thể cải thiện tính chất từ tính. Thêm một lượng praseodymium thích hợp có thể cải thiện hiệu quả hiệu suất của vật liệu nam châm vĩnh cửu. Nó cũng có thể cải thiện hiệu suất chống oxy hóa (khả năng chống ăn mòn không khí) và tính chất cơ học của nam châm, và đã được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị và động cơ điện tử khác nhau.
Praseodymium cũng có thể được sử dụng để mài và đánh bóng vật liệu. Như chúng ta đã biết, bột đánh bóng dựa trên cerium tinh khiết thường có màu vàng nhạt, đây là một vật liệu đánh bóng chất lượng cao cho kính quang học, và đã thay thế bột màu đỏ oxit sắt có hiệu quả đánh bóng thấp và gây ô nhiễm môi trường sản xuất. Mọi người đã phát hiện ra rằng praseodymium có đặc tính đánh bóng tốt. Bột đánh bóng đất hiếm có chứa praseymium sẽ xuất hiện màu nâu đỏ, còn được gọi là bột màu đỏ, nhưng màu đỏ này không phải là màu đỏ oxit sắt, mà do sự hiện diện của oxit praseodymium, màu của bột đánh bóng đất hiếm trở nên tối hơn. Praseodymium cũng đã được sử dụng như một vật liệu mài mới để làm bánh xe corundum có chứa praseodeymium. So với alumina trắng, hiệu quả và độ bền có thể được cải thiện hơn 30% khi nghiền thép kết cấu carbon, thép không gỉ và hợp kim nhiệt độ cao. Để giảm chi phí, các vật liệu làm giàu Praseodymium Neodymium thường được sử dụng làm nguyên liệu thô trong quá khứ, do đó có tên là bánh mài praseymium neodymium corundum.
Các tinh thể silicat pha tạp với các ion praseymium đã được sử dụng để làm chậm các xung ánh sáng xuống còn vài trăm mét mỗi giây.
Thêm praseodymium oxit vào zirconium silicat sẽ chuyển sang màu vàng sáng và có thể được sử dụng làm sắc tố gốm - màu vàng praseodymium. Praseodymium Yellow (ZR02-PR6OLL-SI02) được coi là sắc tố gốm vàng tốt nhất, vẫn ổn định ở mức lên tới 1000 và có thể được sử dụng cho các quá trình một lần hoặc phản hồi.
Praseodymium cũng được sử dụng như một chất tạo màu thủy tinh, với màu sắc phong phú và thị trường tiềm năng tuyệt vời. Các sản phẩm thủy tinh màu xanh lá cây Praseodymium với màu xanh lá cây tươi tỏi và màu xanh lá cây có thể được sản xuất, có thể được sử dụng để sản xuất các bộ lọc xanh và cũng cho nghệ thuật và kính thủ công. Thêm praseodymium oxit và oxit cerium vào thủy tinh có thể được sử dụng làm kính bảo hộ để hàn. Praseodymium sulfide cũng có thể được sử dụng như một chất tạo màu nhựa màu xanh lá cây.
Thời gian đăng: Tháng 5-29-2023