59 Pr Praséodyme 140.908
lanthanide f-block Period 6

Praséodyme

Pr · Element 59

A rare earth that colours welder's goggles and, alloyed with neodymium, makes formidable magnets.

ÉTAT À 20°C solide
MASSE ATOMIQUE 140.908 u
ELECTRON CONFIGURATION [Xe] 4f³ 6s²

Structure

L’atome de praséodyme

Ce n’est pas un diagramme de points sur des anneaux — c’est un échantillon de Monte-Carlo de la masse volumique de probabilité réelle |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.

Nuage orbital

Valeurs mesurées

Fiche de propriétés

Chaque barre montre où se situe praséodyme parmi les 118 éléments pour cette propriété.

Physique

Densité 6.77 g/cm³ 38%
Point de Fusion 1208 K 54%
Point d'Ébullition 3793 K 81%
Chaleur spécifique 0.193 J/g·K
Conductivité Thermique 12.5 W/m·K 33%

Atomique

Rayon Atomique 182 pm 70%
Rayon covalent 203 pm
Rayon de Van der Waals 239 pm

Électronique

Électronégativité 1.13 14%
Énergie d’ionisation 526.8 kJ/mol 10%
Affinité Électronique 10.5 kJ/mol 12%

Présence

Abondance dans la croûte 9.2 mg/kg 68%

Identité

SymbolePr
Numéro atomique59
Masse atomique140.9077 u
Catégorielanthanide
Blocf
Structure cristallinehexagonal
États d’oxydation+3, +4
Découverte1885
Découvert parCarl Auer von Welsbach

Sources : masses atomiques standard de l’IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Les valeurs marquées ~ sont prédites et non mesurées.

Taille, à l’échelle

How big is a praséodyme atom?

Radius 182 pm — that is 0.182 nm, so about 2747 million of them side by side would span a millimetre.

Plage thermique

Solid, liquid, gas — and when

Praséodyme is liquid over a 2585 K window, from 1208 K to 3793 K.

Où il se situe

Position dans le tableau

Praséodyme sits in the lanthanide series, printed below the main grid.

OTHER LANTHANIDES

All lanthanides

L’histoire

Ce qu’est praséodyme et comment nous l’avons découvert

A rare earth that colours welder's goggles and, alloyed with neodymium, makes formidable magnets.

The discovery of praséodyme

L’histoire de la découverte

1885 – Le lien autrichien

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 récemment mise au point de la cristallisation fractionnée, il soupçonna que le didyme n’était pas un élément unique.

La grande séparation

Au terme d’expériences de cristallisation minutieuses, Welsbach parvint à séparer le didyme en deux éléments distincts. Le processus nécessita des centaines de recristallisations et plusieurs mois de travail.

Le « jumeau vert »

Welsbach nomma l’un des éléments « praséodyme », d’après les 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.

Le mystère du didyme

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 – l’énigme du didyme était enfin résolue. »

— Carl Auer von Welsbach, 1885

Les innovations de Welsbach

Carl Auer von Welsbach ne fut pas seulement un découvreur, mais aussi un inventeur dont les travaux transformèrent la vie quotidienne :

  • Manchons à incandescence : invention du manchon à gaz incandescent utilisant des oxydes de terres rares
  • Pierres à briquet : mise au point de l’alliage cérium-fer encore utilisé dans les briquets
  • Ampoules à incandescence : amélioration des filaments de tungstène pour l’éclairage électrique

Impact scientifique

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.

Reconnaissance et héritage

Bien que Welsbach ait reçu de nombreuses distinctions au cours de sa vie, notamment le titre de baron conféré 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

À quoi sert praséodyme

Applications industrielles avancées

Le praséodyme est le « maître des couleurs » de la famille des terres rares, produisant les teintes vertes les plus éclatantes dans la science des matériaux. Sa structure électronique unique le rend central dans les applications optiques et magnétiques.

Coloration du verre et des céramiques

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 verre architectural haut de gamme des bâtiments emblématiques
  • le verre d’art et le vitrail des églises et des musées
  • les céramiques spécialisées destinées à la vaisselle de luxe
  • les lunettes de protection pour les soudeurs et les verriers

Matériaux magnétiques

Le praséodyme joue un rôle essentiel dans la fabrication des aimants permanents les plus puissants au monde :

  • aimants néodyme-praséodyme-fer-bore (NdPrFeB) – plus puissants que les aimants en néodyme pur
  • moteurs de véhicules électriques (Tesla, Nissan Leaf, Chevy Bolt)
  • générateurs d’éoliennes pour les énergies renouvelables
  • actionneurs de disques durs pour le stockage des données
  • aimants d’appareils d’IRM pour l’imagerie médicale

Technologies d’éclairage et d’affichage

Les propriétés optiques uniques du praséodyme le rendent essentiel pour :

  • les luminophores des éclairages à faible consommation d’énergie
  • les cristaux laser destinés à la découpe industrielle et aux actes médicaux
  • les amplificateurs optiques des communications par fibre optique
  • les filtres spécialisés pour la photographie et l’astronomie

Applications de haute technologie

  • recherche sur l’informatique quantique – bits quantiques magnétiques
  • matériaux supraconducteurs pour le transport de l’énergie
  • composants de réacteurs nucléaires pour la détection des neutrons
  • alliages spécialisés pour les applications aérospatiales

Applications quotidiennes

Technologie automobile

  • Aimants de moteurs de véhicules électriques (Prius, Model S)
  • Générateurs de véhicules hybrides
  • Systèmes de phares avancés
  • Capteurs de contrôle du moteur
  • Composants de convertisseurs catalytiques

Électronique grand public

  • Aimants de disques durs d’ordinateurs
  • Aimants de haut-parleurs de smartphones
  • Transducteurs d’écouteurs haut de gamme
  • Éléments de lentilles d’appareils photo
  • Composants de consoles de jeux

Énergies renouvelables

  • Générateurs d’éoliennes
  • Systèmes de suivi de panneaux solaires
  • Systèmes de stockage de l’énergie
  • Composants de réseaux électriques intelligents
  • Moteurs de vélos électriques

Décoration et art

  • Verre d’art et sculptures
  • Vaisselle en céramique de luxe
  • Éléments architecturaux en verre
  • Coloration de bijoux et de pierres précieuses
  • Vitraux

Équipements professionnels

  • Lunettes de sécurité pour le soudage
  • Instruments scientifiques
  • Dispositifs optiques de précision
  • Systèmes laser industriels
  • Équipements d’analyse

Dynamique du marché

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 200-600 grammes de praséodyme dans ses différents composants.

D’où il vient

Présence naturelle

9.2 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 68% of elements

Répartition naturelle

Le praséodyme est l’un des éléments des terres rares les moins abondants, représentant seulement environ 5 % de la teneur totale en lanthanides des gisements de minerai. Bien qu’il soit « rare », il est tout de même plus abondant que l’argent ou le mercure.

Statistiques d’abondance

  • Croûte terrestre : 9.2 parties par million (ppm)
  • Classement : 39e élément le plus abondant
  • Eau océanique : 6.4 × 10⁻⁷ ppm
  • Répartition des terres rares : 5 % du total des lanthanides

Principales sources minérales

Bastnäsite

Formule chimique : (Ce,La,Pr,Nd)CO₃F
Teneur en Pr : 4-6 %
Source principale : Mountain Pass (USA), Bayan Obo (Chine)

Monazite

Formule chimique : (Ce,La,Nd,Th)PO₄
Teneur en Pr : 3-5 %
Présente dans : les gisements de sable de plage, les mines alluvionnaires

Xénotime

Formule chimique : YPO₄ (avec substitution du Pr)
Teneur en Pr : 1-3 %
Source spécialisée : sables à minéraux lourds

Production mondiale

  • Chine : 85 % de la production mondiale (Mongolie-Intérieure, Jiangxi)
  • États-Unis : mine de Mountain Pass (renouveau des terres rares)
  • Australie : projet Mount Weld (capacité en développement)
  • Inde : exploitations de sables de plage d’Orissa et du Kerala
  • Brésil : complexes alcalins du Minas Gerais
  • Afrique du Sud : mine de Steenkampskraal (potentiel)

Formation géologique

Le praséodyme se forme dans des complexes de carbonatites et des intrusions magmatiques alcalines par différenciation magmatique extrême. L’élément se concentre lors des processus de cristallisation à un stade avancé, souvent associé à des fluides riches en fluor.

Sources de recyclage

  • Aimants en fin de vie provenant de disques durs et de moteurs
  • Déchets de fabrication issus de la production d’aimants
  • Recyclage d’appareils électroniques (haut-parleurs, capteurs)
  • Récupération de composants automobiles provenant de véhicules hybrides

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.

Défis de la chaîne d’approvisionnement

Le praséodyme est exposé à d’importantes vulnérabilités de 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

Sécurité

Informations de sécurité

Niveau de danger modéré

Les composés du praséodyme nécessitent une manipulation prudente en raison des risques de sensibilisation des voies respiratoires et de la peau, ainsi que des risques d’incendie sous forme métallique.

Risques d’incendie et de réactivité

Praséodyme métallique : très pyrophorique lorsqu’il est finement divisé.

  • Peut s’enflammer spontanément dans l’air à température ambiante
  • Réagit vigoureusement avec l’eau pour produire de l’hydrogène gazeux
  • Conserver sous huile minérale ou sous atmosphère inerte
  • Un extincteur de classe D est requis (ne jamais utiliser d’eau !)

Risques pour la santé respiratoire

  • Exposition aiguë : irritation des voies respiratoires, toux
  • Exposition chronique : pneumoconiose potentielle (cicatrisation des poumons)
  • Sensibilisation : peut provoquer des réactions allergiques chez les personnes sensibles
  • Protection : utiliser des appareils respiratoires homologués par le NIOSH avec des filtres P100

Contact avec la peau et les yeux

  • Peau : peut provoquer une irritation et une sensibilisation
  • Yeux : irritation sévère et lésions potentielles de la cornée
  • Absorption : absorption cutanée limitée, mais éviter tout contact prolongé
  • EPI : gants en nitrile et lunettes de sécurité couvrant entièrement les yeux requis

Réponse aux urgences

Incendie de métal

Utiliser un extincteur de classe D ou du sable sec. Évacuer la zone. Ne jamais utiliser d’eau – cela provoque une réaction violente.

Inhalation

Amener immédiatement la personne à l’air frais. Surveiller l’apparition d’effets respiratoires retardés. Consulter un médecin.

Contact avec les yeux

Rincer à l’eau propre pendant 15 minutes. Maintenir les paupières ouvertes. Retirer les lentilles si cela peut être fait sans danger.

Contact avec la peau

Laver soigneusement à l’eau et au savon. Retirer immédiatement les vêtements contaminés.

Stockage et manipulation

  • Forme métallique : conserver sous huile minérale dans des récipients étanches et inertes
  • Composés : conserver dans un endroit frais et sec, à l’écart des acides et de l’humidité
  • Substances incompatibles : acides forts, oxydants et eau
  • Ventilation : utiliser une ventilation locale par aspiration lors de la manipulation

Impact environnemental

Écotoxicité : les composés du praséodyme peuvent être toxiques pour la vie aquatique. Éviter tout rejet dans les cours d’eau et les sols. Éliminer uniquement par l’intermédiaire d’installations agréées pour les déchets dangereux.

Équipements de manipulation spéciaux

  • Boîtes à gants sous atmosphère inerte pour la manipulation du métal
  • Équipements électriques antidéflagrants dans les zones de travail
  • Douches d’urgence et stations de rinçage oculaire à proximité
  • Extincteurs de classe D facilement accessibles

Réponses rapides

Praséodyme : questions fréquentes

What is Praséodyme?

Praséodyme (symbol Pr) is element 59 on the periodic table, a lanthanide 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.

What is the electron configuration of Praséodyme?

Praséodyme's ground-state electron configuration is [Xe] 4f³ 6s², giving 6 occupied shells holding 2, 8, 18, 21, 8, 2 electrons respectively.

What are the melting and boiling points of Praséodyme?

Praséodyme melts at 1208 K (934.9 °C) and boils at 3793 K (3519.9 °C).

What is the atomic mass of Praséodyme?

The standard atomic weight of Praséodyme is 140.908 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is Praséodyme?

Praséodyme has a density of 6.77 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of praséodyme is about 6.8× heavier.

What is the electronegativity of Praséodyme?

Praséodyme 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.

Who discovered Praséodyme, and when?

Praséodyme was discovered in 1885 by Carl Auer von Welsbach. It is named after greek prasios didymos, "green twin".

How common is Praséodyme on Earth?

Praséodyme makes up about 9.2 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.