Pr · Elemento 59 · Lantanoide
Una terra rara che colora gli occhiali da saldatore e che, legata al neodimio, produce magneti formidabili.
Struttura
Non è un diagramma di punti su gusci — è un campione Monte Carlo dell'effettiva densità di probabilità |ψ|² per ogni sottoguscio occupato. Trascinate per ruotare. Il blu e il violetto indicano i segni opposti della funzione d'onda, che rendono possibile la formazione dei legami.
Valori misurati
Ogni barra mostra dove si colloca praseodimio tra tutti i 118 elementi per quella proprietà.
Fonti: masse atomiche standard IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. I valori contrassegnati con ~ sono previsti anziché misurati.
Dimensioni, in scala
Raggio 182 pm — cioè 0,182 nm, quindi ne servirebbero circa 2,75 milioni affiancati per coprire un millimetro.
Intervallo termico
Praseodimio è liquido in un intervallo di 2585 K, da 1208 K a 3793 K.
La storia
Una terra rara che colora gli occhiali da saldatore e che, legata al neodimio, produce magneti formidabili.
Carl Auer von Welsbach, chimico e inventore austriaco, stava studiando il didimio, un presunto elemento che aveva lasciato per decenni perplessi gli scienziati. Utilizzando la tecnica di cristallizzazione frazionata recentemente sviluppata, sospettò che il didimio non fosse un singolo elemento.
Attraverso laboriosi esperimenti di cristallizzazione, Welsbach riuscì a separare il didimio in due elementi distinti. Il processo richiese centinaia di ricristallizzazioni e mesi di lavoro.
Welsbach chiamò uno degli elementi "praseodimio", dalle parole greche "prasios" (verde) e "didymos" (gemello), in riferimento ai suoi sali verdi e al rapporto di gemellaggio con il neodimio, scoperto contemporaneamente.
Per oltre 40 anni, gli scienziati avevano studiato il "didimio", pensando che fosse un singolo elemento. Il mistero ebbe inizio nel 1841, quando Carl Mosander lo separò per la prima volta dal cerio. La svolta arrivò quando Welsbach applicò la spettroscopia sistematica allo studio delle proprietà del presunto elemento.
"Lo spettroscopio rivelò righe che non potevano appartenere a un singolo elemento: il mistero del didimio era stato finalmente risolto."
— Carl Auer von Welsbach, 1885
Carl Auer von Welsbach non fu soltanto uno scopritore, ma anche un inventore il cui lavoro cambiò la vita quotidiana:
La separazione del praseodimio e del neodimio effettuata da Welsbach dimostrò che un'attenta chimica analitica poteva rivelare la complessità nascosta della natura. Le sue tecniche divennero la base per la separazione di tutti gli elementi delle terre rare.
Sebbene Welsbach abbia ricevuto numerosi riconoscimenti durante la sua vita, tra cui la nomina a barone da parte dell'imperatore austriaco, i suoi contributi alla chimica delle terre rare sono spesso trascurati. Le moderne industrie ad alta tecnologia devono la loro esistenza alle sue scoperte fondamentali.
Applicazioni
Il praseodimio è il "maestro del colore" della famiglia delle terre rare e produce i verdi più vivaci nella scienza dei materiali. La sua struttura elettronica unica lo rende prezioso nelle applicazioni ottiche e magnetiche.
Il giallo-verde del praseodimio è uno dei coloranti più stabili e vivaci conosciuti dalla scienza. A differenza dei coloranti organici che sbiadiscono, il praseodimio mantiene il suo colore brillante per secoli. Viene utilizzato per:
Il praseodimio è fondamentale nella produzione dei magneti permanenti più potenti al mondo:
Le proprietà ottiche uniche del praseodimio lo rendono essenziale per:
I prezzi del praseodimio sono altamente volatili a causa dell'offerta limitata e della crescente domanda dell'industria dei veicoli elettrici. Un'auto elettrica tipica richiede 200-600 grammi di praseodimio nei suoi vari componenti.
Da dove proviene
9,2 mg/kg della crosta terrestre · più abbondante del 68% degli elementi
Il praseodimio è uno degli elementi delle terre rare più rari e costituisce solo circa il 5% del contenuto totale di lantanoidi nei giacimenti minerari. Nonostante sia "raro", è comunque più abbondante dell'argento o del mercurio.
Formula chimica: (Ce,La,Pr,Nd)CO₃F
Contenuto di Pr: 4-6%
Fonte principale: Mountain Pass (USA), Bayan Obo (Cina)
Formula chimica: (Ce,La,Nd,Th)PO₄
Contenuto di Pr: 3-5%
Presente in: depositi di sabbia delle spiagge, miniere alluvionali
Formula chimica: YPO₄ (con sostituzione del Pr)
Contenuto di Pr: 1-3%
Fonte specializzata: sabbie di minerali pesanti
Il praseodimio si forma in complessi carbonatitici e intrusioni magmatiche alcaline attraverso un'estrema differenziazione magmatica. L'elemento si concentra durante i processi di cristallizzazione tardiva, spesso associato a fluidi ricchi di fluoro.
L'efficienza del riciclo è attualmente bassa (5-10%), ma sta migliorando rapidamente a causa dell'aumento dei prezzi e delle preoccupazioni sull'approvvigionamento.
Il praseodimio presenta notevoli vulnerabilità nella catena di approvvigionamento a causa della concentrazione geografica della produzione e della difficoltà tecnica di separarlo dagli altri elementi delle terre rare. La lavorazione richiede sofisticate tecniche di separazione chimica.
Manipolazione
I composti del praseodimio richiedono una manipolazione attenta a causa dei rischi di sensibilizzazione respiratoria e cutanea, oltre ai rischi di incendio associati alla forma metallica.
Metallo di praseodimio: altamente piroforico quando è finemente suddiviso.
Utilizzare un estintore di classe D o sabbia asciutta. Evacuare l'area. Non usare mai acqua: provoca una reazione violenta.
Portare immediatamente all'aria aperta. Controllare la comparsa di effetti respiratori ritardati. Consultare un medico.
Sciacquare con acqua pulita per 15 minuti. Tenere aperte le palpebre. Rimuovere le lenti a contatto se è possibile farlo in sicurezza.
Lavare accuratamente con acqua e sapone. Rimuovere immediatamente gli indumenti contaminati.
Ecotossicità: i composti del praseodimio possono essere tossici per la vita acquatica. Evitare il rilascio nei corsi d'acqua e nel suolo. Smaltire esclusivamente tramite impianti autorizzati per rifiuti pericolosi.
Risposte rapide
Praseodimio (simbolo Pr) è l'elemento 59 nella tavola periodica, appartenente a Lantanoide nel periodo 6. Una terra rara che colora gli occhiali da saldatore e che, legata al neodimio, produce magneti formidabili. A temperatura ambiente è un solido.
[Xe] 4f³ 6s², con 6 gusci occupati e la distribuzione 2, 8, 18, 21, 8, 2.Praseodimio fonde a 1208 K (934.9 °C) ed entra in ebollizione a 3793 K (3519.9 °C).
La massa atomica standard di Praseodimio è 140.908 u. Si tratta di una media ponderata dei suoi isotopi presenti in natura, per questo raramente è un numero intero.
Praseodimio ha una densità di 6.77 g/cm³. L'acqua ha una densità di 1.0 g/cm³, quindi un blocco di Praseodimio è circa 6.8× più pesante.
Praseodimio ha un'elettronegatività di Pauling pari a 1.13. La scala va da 0.70 (francio, il meno incline ad attirare elettroni) a 3.98 (fluoro, il più incline). Un valore così basso significa che cede facilmente i suoi elettroni esterni, formando ioni positivi.
Praseodimio è stato scoperto nel 1885 da Carl Auer von Welsbach. Prende il nome da greco prasios didymos, "gemello verde".
Praseodimio costituisce informazioni 9.2 mg/kg della crosta terrestre: è poco comune, ma non raro.