Structure
Il ne s’agit pas d’un diagramme de points sur des anneaux — mais d’un échantillon de Monte-Carlo de la véritable densité de probabilité |ψ|² pour chaque sous-couche occupée. Faites glisser pour faire pivoter. Le bleu et le violet indiquent les signes opposés de la fonction d’onde, ce qui rend la liaison possible.
Valeurs mesurées
Chaque barre indique où se situe praséodyme parmi les 118 éléments pour cette propriété.
Sources : masses atomiques standard de l’IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Les valeurs marquées ~ sont prédites plutôt que mesurées.
Taille, à l’échelle
Rayon de 182 pm — soit 0,182 nm ; il en faudrait donc environ 2,75 millions côte à côte pour couvrir un millimètre.
Plage thermique
Praséodyme est liquide dans une plage de 2585 K, de 1208 K à 3793 K.
L’histoire
Une terre rare qui colore les lunettes de soudeur et qui, alliée au néodyme, produit de puissants aimants.
Carl Auer von Welsbach, chimiste et inventeur autrichien, étudiait le didyme – un élément supposé qui intriguait les scientifiques depuis des décennies. Grâce à la technique nouvellement mise au point de la cristallisation fractionnée, il soupçonna que le didyme n’était pas un élément unique.
Au terme d’expériences de cristallisation minutieuses, Welsbach réussit à séparer le didyme en deux éléments distincts. Le processus nécessita des centaines de recristallisations et prit plusieurs mois.
Welsbach nomma l’un des éléments « praséodyme », à partir des mots grecs « prasios » (vert) et « didymos » (jumeau), en référence à ses sels verts et à sa relation de jumeau avec le néodyme, qu’il découvrit simultanément.
Pendant plus de 40 ans, les scientifiques étudièrent le « didyme », pensant qu’il s’agissait d’un élément unique. Le mystère commença en 1841, lorsque Carl Mosander le sépara pour la première fois du cérium. L’avancée décisive survint lorsque Welsbach appliqua la spectroscopie systématique à l’étude des propriétés de l’élément supposé.
« Le spectroscope révéla des raies qui ne pouvaient pas appartenir à un seul élément – le mystère du didyme était enfin résolu. »
— Carl Auer von Welsbach, 1885
Carl Auer von Welsbach ne fut pas seulement un découvreur, mais aussi un inventeur dont les travaux transformèrent la vie quotidienne :
La séparation du praséodyme et du néodyme par Welsbach démontra qu’une chimie analytique rigoureuse pouvait révéler la complexité cachée de la nature. Ses techniques devinrent la base de la séparation de tous les éléments des terres rares.
Bien que Welsbach ait reçu de nombreuses distinctions au cours de sa vie, notamment le titre de baron décerné par l’empereur d’Autriche, ses contributions à la chimie des terres rares sont souvent négligées. Les industries modernes de haute technologie doivent leur existence à ses découvertes fondamentales.
Applications
Le praséodyme est le « maître des couleurs » de la famille des terres rares, produisant les verts les plus éclatants dans la science des matériaux. Sa structure électronique unique le rend précieux dans les applications optiques et magnétiques.
Le jaune-vert de praséodyme est l’un des colorants les plus stables et les plus éclatants connus de la science. Contrairement aux colorants organiques qui se décolorent, le praséodyme conserve sa couleur brillante pendant des siècles. Il est utilisé pour :
Le praséodyme joue un rôle essentiel dans la fabrication des aimants permanents les plus puissants au monde :
Les propriétés optiques uniques du praséodyme le rendent central pour:
Les prix du praséodyme sont très volatils en raison de l’offre limitée et de la demande croissante de l’industrie des véhicules électriques. Une voiture électrique classique nécessite de 200 à 600 grammes de praséodyme dans ses différents composants.
D’où il vient
9,2 mg/kg de la croûte terrestre · plus abondant que 68 % des éléments
Le praséodyme est l’un des éléments des terres rares les moins abondants, ne représentant qu’environ 5 % de la teneur totale en lanthanides des gisements de minerai. Malgré son nom de « terre rare », il est encore plus abondant que l’argent ou le mercure.
Formule chimique : (Ce,La,Pr,Nd)CO₃F
Teneur en Pr : 4-6 %
Source principale : Mountain Pass (États-Unis), Bayan Obo (Chine)
Formule chimique : (Ce,La,Nd,Th)PO₄
Teneur en Pr : 3-5 %
Présente dans : les dépôts de sable de plage, les mines alluvionnaires
Formule chimique : YPO₄ (avec substitution par Pr)
Teneur en Pr : 1-3 %
Source spécialisée : sables à minéraux lourds
Le praséodyme se forme dans des complexes de carbonatite et des intrusions magmatiques alcalines sous l’effet d’une différenciation magmatique extrême. L’élément se concentre lors des processus de cristallisation tardive, souvent en association avec des fluides riches en fluor.
L’efficacité du recyclage est actuellement faible (5-10 %), mais elle s’améliore rapidement en raison de la hausse des prix et des préoccupations liées à l’approvisionnement.
Le praséodyme présente d’importantes vulnérabilités dans la chaîne d’approvisionnement en raison de la concentration géographique de la production et de la difficulté technique à le séparer des autres éléments des terres rares. Le traitement nécessite des techniques sophistiquées de séparation chimique.
Manipulation
Les composés du praséodyme doivent être manipulés avec précaution en raison des risques de sensibilisation respiratoire et cutanée, ainsi que des risques d’incendie liés à sa forme métallique.
Métal praséodyme : hautement pyrophorique lorsqu’il est finement divisé.
Utiliser un extincteur de classe D ou du sable sec. Évacuer la zone. Ne jamais utiliser d’eau – cela provoque une réaction violente.
Amener immédiatement la personne à l’air frais. Surveiller l’apparition d’effets respiratoires retardés. Consulter un médecin.
Rincer à l’eau propre pendant 15 minutes. Maintenir les paupières ouvertes. Retirer les lentilles si cela peut être fait sans danger.
Laver soigneusement avec de l’eau et du savon. Retirer immédiatement les vêtements contaminés.
Écotoxicité : les composés du praséodyme peuvent être toxiques pour la vie aquatique. Éviter leur rejet dans les cours d’eau et les sols. Éliminer uniquement par l’intermédiaire d’installations agréées pour les déchets dangereux.
Réponses rapides
Praséodyme (symbole Pr) est l’élément 59 du tableau périodique, un lanthanide de la période 6. Une terre rare qui colore les lunettes de soudeur et qui, alliée au néodyme, produit de puissants aimants. À température ambiante, c’est un solide.
[Xe] 4f³ 6s² ; elle comporte 6 couches occupées, avec la répartition 2, 8, 18, 21, 8, 2.Praséodyme fond à 1208 K (934.9 °C) et bout à 3793 K (3519.9 °C).
La masse atomique standard de Praséodyme est de 140.908 u. Il s’agit d’une moyenne pondérée de ses isotopes présents naturellement, ce qui explique qu’elle soit rarement un nombre entier.
Praséodyme a une masse volumique de 6.77 g/cm³. L’eau a une masse volumique de 1.0 g/cm³ ; un bloc de Praséodyme est donc environ 6.8× plus lourd.
Praséodyme a une électronégativité de Pauling de 1.13. L’échelle va de 0.70 (le francium, le moins attiré par les électrons) à 3.98 (le fluor, le plus attiré). Une valeur aussi faible signifie qu’il cède facilement ses électrons externes, formant des ions positifs.
Praséodyme a été découvert en 1885 par Carl Auer von Welsbach. Il porte le nom de grec prasios didymos, « jumeau vert ».
Praséodyme constitue environ 9.2 mg/kg de la croûte terrestre — peu courant, mais pas rare.