What is براسيوديميوم?
براسيوديميوم (symbol Pr) is element 59 on the periodic table, a لانثانيد in period 6. A rare earth that colours welder's goggles and, alloyed with neodymium, makes formidable magnets. At room temperature it is a solid.
البنية
ليست رسماً تخطيطياً لنقاط على حلقات — بل عينة مونت كارلو لكثافة الاحتمال الفعلية |ψ|² لكل مستوى فرعي مشغول. اسحب للتدوير. يشير اللونان الأزرق والبنفسجي إلى الإشارتين المتعاكستين للدالة الموجية، وهو ما يجعل الترابط ممكناً.
القيم المقيسة
يوضح كل شريط موضع براسيوديميوم بين العناصر الـ118 جميعها بالنسبة إلى تلك الخاصية.
المصادر: الأوزان الذرية القياسية لـ IUPAC لعام 2021 · دليل CRC للكيمياء والفيزياء · NIST. القيم المعلّمة بـ ~ متوقعة وليست مقاسة.
الحجم، وفق مقياس
Radius 182 pm — that is 0.182 nm, so about 2747 million of them side by side would span a millimetre.
النطاق الحراري
براسيوديميوم is liquid over a 2585 K window, from 1208 K to 3793 K.
القصة
A rare earth that colours welder's goggles and, alloyed with neodymium, makes formidable magnets.
كان Carl Auer von Welsbach، الكيميائي والمخترع النمساوي، يدرس الديديميوم - وهو عنصر مفترض حيّر العلماء لعقود. وباستخدام تقنية التبلور التجزيئي المطوّرة حديثًا، اشتبه في أن الديديميوم ليس عنصرًا واحدًا.
من خلال تجارب تبلور شاقة، نجح Welsbach في فصل الديديميوم إلى عنصرين متميزين. تطلبت العملية مئات عمليات إعادة التبلور واستغرقت أشهرًا لإتمامها.
سمّى Welsbach أحد العنصرين «البراسيوديميوم» انطلاقًا من الكلمتين اليونانيتين «prasios» (أخضر) و«didymos» (توأم)، في إشارة إلى أملاحه الخضراء وعلاقته التوأمية بالنيوديميوم، الذي اكتشفه في الوقت نفسه.
على مدى أكثر من 40 عامًا، كان العلماء يدرسون «الديديميوم» معتقدين أنه عنصر واحد. بدأ اللغز عام 1841 عندما فصله Carl Mosander للمرة الأولى عن السيريوم. وجاء الاختراق عندما طبّق Welsbach التحليل الطيفي المنهجي لدراسة خصائص العنصر المفترض.
«كشف المطياف عن خطوط لا يمكن أن تنتمي إلى عنصر واحد - وهكذا حُلّ لغز الديديميوم أخيرًا.»
— Carl Auer von Welsbach، 1885
لم يكن Carl Auer von Welsbach مكتشفًا فحسب، بل كان مخترعًا غيّرت أعماله الحياة اليومية:
أثبت فصل Welsbach للبراسيوديميوم والنيوديميوم أن الكيمياء التحليلية الدقيقة يمكن أن تكشف التعقيد الخفي في الطبيعة. وأصبحت تقنياته أساسًا لفصل جميع العناصر الأرضية النادرة.
على الرغم من حصول Welsbach على العديد من التكريمات خلال حياته، ومنها منحه لقب بارون من إمبراطور النمسا، فإن إسهاماته في كيمياء العناصر الأرضية النادرة غالبًا ما تُغفل. وتدين الصناعات الحديثة عالية التقنية بوجودها لاكتشافاته الأساسية.
الاستخدامات
يُعدّ البراسيوديميوم «خبير الألوان» في عائلة العناصر الأرضية النادرة، إذ ينتج أكثر الألوان الخضراء حيويةً في علم المواد. ويجعل تركيبه الإلكتروني الفريد منه مادةً لا غنى عنها في التطبيقات البصرية والمغناطيسية.
الأصفر المخضر للبراسيوديميوم أحد أكثر الملونات ثباتًا وحيويةً المعروفة للعلم. وعلى خلاف الأصبغة العضوية التي تبهت، يحافظ البراسيوديميوم على لونه الزاهي لقرون. ويُستخدم في:
يؤدي البراسيوديميوم دورًا أساسيًا في تصنيع أقوى المغناطيسات الدائمة في العالم:
تجعل الخصائص البصرية الفريدة للبراسيوديميوم منه عنصرًا أساسيًا في:
تتسم أسعار البراسيوديميوم بتقلبات كبيرة بسبب محدودية العرض وتزايد الطلب من صناعة المركبات الكهربائية. وتحتاج السيارة الكهربائية النموذجية إلى 200-600 غرام من البراسيوديميوم في مكوناتها المختلفة.
مصدره
9.2 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 68% of elements
البراسيوديميوم أحد العناصر الأرضية النادرة الأقل شيوعًا، إذ لا يمثل سوى نحو 5% من إجمالي محتوى اللانثانيدات في رواسب الخام. وعلى الرغم من كونه «نادرًا»، فإنه أكثر وفرة من الفضة أو الزئبق.
الصيغة الكيميائية: (Ce,La,Pr,Nd)CO₃F
محتوى Pr: 4-6%
المصدر الرئيسي: Mountain Pass (USA)، Bayan Obo (China)
الصيغة الكيميائية: (Ce,La,Nd,Th)PO₄
محتوى Pr: 3-5%
يوجد في: رواسب رمال الشواطئ، ومناجم الغرين
الصيغة الكيميائية: YPO₄ (مع إحلال Pr)
محتوى Pr: 1-3%
المصدر المتخصص: الرمال المعدنية الثقيلة
يتكوّن البراسيوديميوم في معقدات الكربوناتيت والتداخلات النارية القلوية من خلال التمايز الصهاري الشديد. ويتركز العنصر أثناء عمليات التبلور في المراحل المتأخرة، وغالبًا ما يرتبط بالسوائل الغنية بالفلور.
كفاءة إعادة التدوير منخفضة حاليًا (5-10%)، لكنها تتحسن بسرعة بسبب ارتفاع الأسعار ومخاوف الإمداد.
يواجه البراسيوديميوم مواطن ضعف كبيرة في سلسلة الإمداد بسبب التركّز الجغرافي للإنتاج والصعوبة التقنية لفصله عن العناصر الأرضية النادرة الأخرى. وتتطلب معالجته تقنيات فصل كيميائي متطورة.
التعامل
تتطلب مركبات البراسيوديميوم تداولًا حذرًا بسبب مخاطر تحسس الجهاز التنفسي والجلد، إضافةً إلى مخاطر الحريق في صورة المعدن.
معدن البراسيوديميوم: قابل للاشتعال تلقائيًا بدرجة كبيرة عند تقسيمه إلى دقائق صغيرة.
استخدم مطفأة من الفئة D أو الرمل الجاف. أخلِ المنطقة. لا تستخدم الماء مطلقًا - فهو يسبب تفاعلًا عنيفًا.
انقل المصاب إلى هواء نقي فورًا. راقب الآثار التنفسية المتأخرة. اطلب العناية الطبية.
اغسل العينين بماء نظيف لمدة 15 دقيقة. أبقِ الجفنين مفتوحين. أزل العدسات اللاصقة إذا أمكن ذلك بأمان.
اغسل جيدًا بالماء والصابون. انزع الملابس الملوثة فورًا.
السمية البيئية: قد تكون مركبات البراسيوديميوم سامة للحياة المائية. امنع إطلاقها في المجاري المائية والتربة. تخلّص منها عبر مرافق مرخصة للنفايات الخطرة فقط.
إجابات سريعة
براسيوديميوم (symbol Pr) is element 59 on the periodic table, a لانثانيد in period 6. A rare earth that colours welder's goggles and, alloyed with neodymium, makes formidable magnets. At room temperature it is a solid.
[Xe] 4f³ 6s², giving 6 occupied shells holding 2, 8, 18, 21, 8, 2 electrons respectively.براسيوديميوم melts at 1208 K (934.9 °C) and boils at 3793 K (3519.9 °C).
The standard atomic weight of براسيوديميوم is 140.908 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
براسيوديميوم has a density of 6.77 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of براسيوديميوم is about 6.8× heavier.
براسيوديميوم has a Pauling electronegativity of 1.13. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). A value this low means it readily gives its outer electrons away, forming positive ions.
براسيوديميوم was discovered in 1885 by Carl Auer von Welsbach. It is named after greek prasios didymos, "green twin".
براسيوديميوم makes up about 9.2 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.