59 Pr Praseodimio 140.908
Lantanoide f-block Period 6

Praseodimio

Pr · Element 59

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

STATO A 20°C solido
MASSA ATOMICA 140.908 u
ELECTRON CONFIGURATION [Xe] 4f³ 6s²

Struttura

L'atomo di praseodimio

Non è un diagramma di punti su anelli, ma un campionamento Monte Carlo della densità di probabilità effettiva |ψ|² per ogni sottolivello occupato. Trascinate per ruotare. Il blu e il viola indicano segni opposti della funzione d'onda, rendendo possibile il legame.

Nuvola orbitale

Valori misurati

Scheda delle proprietà

Ogni barra mostra dove si colloca praseodimio tra tutti i 118 elementi per quella proprietà.

Fisico

Densità 6.77 g/cm³ 38%
Punto di Fusione 1208 K 54%
Punto di Ebollizione 3793 K 81%
Calore specifico 0.193 J/g·K
Conduttività Termica 12.5 W/m·K 33%

Atomico

Raggio Atomico 182 pm 70%
Raggio covalente 203 pm
Raggio di van der Waals 239 pm

Elettronico

Elettronegatività 1.13 14%
energia di ionizzazione 526.8 kJ/mol 10%
Affinità Elettronica 10.5 kJ/mol 12%

Presenza

Abbondanza nella crosta 9.2 mg/kg 68%

Identità

SimboloPr
Numero atomico59
Massa atomica140.9077 u
CategoriaLantanoide
Bloccof
Struttura cristallinaesagonale
Stati di ossidazione+3, +4
Scoperto1885
Scoperto daCarl Auer von Welsbach

Fonti: masse atomiche standard IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. I valori contrassegnati da ~ sono predetti anziché misurati.

Dimensioni, in scala

How big is a praseodimio atom?

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

Intervallo termico

Solid, liquid, gas — and when

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

Dove si trova

Posizione nella tavola

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

OTHER LANTANOIDI

All lantanoidi

La storia

Che cos'è praseodimio e come lo abbiamo scoperto

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

The discovery of praseodimio

La storia della scoperta

1885 - Il collegamento austriaco

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, sviluppata di recente, sospettò che il didimio non fosse un unico elemento.

La grande separazione

Attraverso laboriosi esperimenti di cristallizzazione, Welsbach riuscì a separare il didimio in due elementi distinti. Il processo richiese centinaia di ricristallizzazioni e mesi per essere completato.

Il nome del "gemello verde"

Welsbach chiamò uno degli elementi "praseodimio", dalle parole greche "prasios" (verde) e "didymos" (gemello), riferendosi ai suoi sali verdi e al rapporto di gemellarità con il neodimio, che scoprì contemporaneamente.

Il mistero del didimio

Per oltre 40 anni, gli scienziati avevano studiato il "didimio", pensando che fosse un unico 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 unico elemento: il mistero del didimio era finalmente risolto."

— Carl Auer von Welsbach, 1885

Le innovazioni di Welsbach

Carl Auer von Welsbach non fu solo uno scopritore, ma anche un inventore il cui lavoro cambiò la vita quotidiana:

  • Reticelle per lampade a gas: inventò la reticella incandescente per lampade a gas utilizzando ossidi di terre rare
  • Pietrine per accendini: sviluppò la lega cerio-ferro ancora utilizzata negli accendini
  • Lampadine a incandescenza: migliorò i filamenti di tungsteno per l'illuminazione elettrica

Impatto scientifico

La separazione del praseodimio e del neodimio realizzata da Welsbach dimostrò che una chimica analitica accurata poteva rivelare la complessità nascosta della natura. Le sue tecniche divennero la base per la separazione di tutti gli elementi delle terre rare.

Riconoscimento ed eredità

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

A cosa serve praseodimio

Applicazioni industriali avanzate

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.

Colorazione di vetro e ceramiche

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:

  • Vetro architettonico di alta gamma per edifici simbolo
  • Vetro artistico e vetrate artistiche per chiese e musei
  • Ceramiche speciali per servizi da tavola di lusso
  • Occhiali protettivi per saldatori e vetrai

Materiali magnetici

Il praseodimio è fondamentale nella produzione dei magneti permanenti più potenti al mondo:

  • Magneti al neodimio-praseodimio-ferro-boro (NdPrFeB) - più potenti dei magneti al neodimio puro
  • Motori per veicoli elettrici (Tesla, Nissan Leaf, Chevy Bolt)
  • Generatori di turbine eoliche per l'energia rinnovabile
  • Attuatori di unità disco rigido per l'archiviazione dei dati
  • Magneti per apparecchiature MRI per la diagnostica per immagini

Tecnologie di illuminazione e visualizzazione

Le proprietà ottiche uniche del praseodimio lo rendono essenziale per:

  • Fosfori nell'illuminazione ad alta efficienza energetica
  • Cristalli laser per il taglio industriale e le procedure mediche
  • Amplificatori ottici nelle comunicazioni in fibra ottica
  • Filtri specializzati per la fotografia e l'astronomia

Applicazioni ad alta tecnologia

  • Ricerca sul calcolo quantistico - bit quantistici magnetici
  • Materiali superconduttori per la trasmissione dell'energia
  • Componenti per reattori nucleari per il rilevamento dei neutroni
  • Leghe speciali per applicazioni aerospaziali

Applicazioni quotidiane

Tecnologia automobilistica

  • Magneti per motori di veicoli elettrici (Prius, Model S)
  • Generatori per veicoli ibridi
  • Sistemi avanzati di illuminazione anteriore
  • Sensori di controllo del motore
  • Componenti dei convertitori catalitici

Elettronica di consumo

  • Magneti per dischi rigidi dei computer
  • Magneti degli altoparlanti degli smartphone
  • Driver per cuffie di alta gamma
  • Elementi delle lenti fotografiche
  • Componenti delle console per videogiochi

Energia rinnovabile

  • Generatori di turbine eoliche
  • Sistemi di inseguimento dei pannelli solari
  • Sistemi di accumulo dell'energia
  • Componenti delle reti elettriche intelligenti
  • Motori per biciclette elettriche

Applicazioni decorative e artistiche

  • Vetro artistico e sculture
  • Servizi da tavola in ceramica di lusso
  • Elementi architettonici in vetro
  • Colorazione di gioielli e pietre preziose
  • Vetrate artistiche

Apparecchiature professionali

  • Occhiali di sicurezza per saldatura
  • Strumenti scientifici
  • Dispositivi ottici di precisione
  • Sistemi laser industriali
  • Apparecchiature analitiche

Dinamiche di mercato

I prezzi del praseodimio sono altamente volatili a causa dell'offerta limitata e della crescente domanda da parte dell'industria dei veicoli elettrici. Un'auto elettrica tipica richiede 200-600 grammi di praseodimio nei suoi vari componenti.

Da dove proviene

Presenza in natura

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

Distribuzione naturale

Il praseodimio è uno degli elementi delle terre rare meno comuni 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.

Statistiche sull'abbondanza

  • Crosta terrestre: 9.2 parti per milione (ppm)
  • Posizione: 39º elemento più abbondante
  • Acqua oceanica: 6.4 × 10⁻⁷ ppm
  • Distribuzione delle terre rare: 5% del totale dei lantanoidi

Principali fonti minerali

Bastnäsite

Formula chimica: (Ce,La,Pr,Nd)CO₃F
Contenuto di Pr: 4-6%
Fonte principale: Mountain Pass (USA), Bayan Obo (Cina)

Monazite

Formula chimica: (Ce,La,Nd,Th)PO₄
Contenuto di Pr: 3-5%
Presente in: depositi di sabbia delle spiagge, miniere alluvionali

Xenotime

Formula chimica: YPO₄ (con sostituzione di Pr)
Contenuto di Pr: 1-3%
Fonte speciale: sabbie di minerali pesanti

Produzione globale

  • Cina: 85% della produzione mondiale (Mongolia Interna, Jiangxi)
  • Stati Uniti: miniera di Mountain Pass (rinascita delle terre rare)
  • Australia: progetto Mount Weld (capacità in sviluppo)
  • India: attività estrattive dalla sabbia delle spiagge di Orissa e Kerala
  • Brasile: complessi alcalini di Minas Gerais
  • Sudafrica: miniera di Steenkampskraal (potenziale)

Formazione geologica

Il praseodimio si forma in complessi carbonatitici e intrusioni ignee alcaline attraverso un'estrema differenziazione magmatica. L'elemento si concentra durante i processi di cristallizzazione tardiva, spesso associato a fluidi ricchi di fluoro.

Fonti da riciclo

  • Magneti a fine vita provenienti da dischi rigidi e motori
  • Scarti di produzione della produzione di magneti
  • Riciclo di dispositivi elettronici (altoparlanti, sensori)
  • Recupero di componenti automobilistici da veicoli ibridi

L'efficienza del riciclo è attualmente bassa (5-10%), ma sta migliorando rapidamente a causa dell'aumento dei prezzi e delle preoccupazioni relative all'approvvigionamento.

Criticità della catena di approvvigionamento

Il praseodimio presenta significative 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

Sicurezza

Informazioni sulla sicurezza

Livello di pericolo moderato

I composti del praseodimio richiedono una manipolazione attenta a causa dei rischi di sensibilizzazione delle vie respiratorie e della pelle, oltre ai pericoli di incendio nella forma metallica.

Pericoli di incendio e reattività

Metallo di praseodimio: altamente piroforico quando è finemente suddiviso.

  • Può incendiarsi spontaneamente all'aria a temperatura ambiente
  • Reagisce vigorosamente con l'acqua producendo gas idrogeno
  • Conservare sotto olio minerale o in atmosfera inerte
  • È richiesto un estintore di classe D (non usare mai acqua!)

Rischi per la salute respiratoria

  • Esposizione acuta: irritazione delle vie respiratorie, tosse
  • Esposizione cronica: possibile pneumoconiosi (cicatrizzazione dei polmoni)
  • Sensibilizzazione: può causare reazioni allergiche negli individui sensibili
  • Protezione: utilizzare respiratori approvati NIOSH con filtri P100

Contatto con pelle e occhi

  • Pelle: può causare irritazione e sensibilizzazione
  • Occhi: grave irritazione e potenziali danni alla cornea
  • Assorbimento: assorbimento cutaneo limitato, ma è necessario evitare il contatto prolungato
  • DPI: sono necessari guanti in nitrile e occhiali di sicurezza a copertura totale

Risposta alle emergenze

Incendio del metallo

Utilizzare un estintore di classe D o sabbia asciutta. Evacuare l'area. Non usare mai acqua: provoca una reazione violenta.

Inalazione

Portare immediatamente all'aria aperta. Monitorare eventuali effetti respiratori ritardati. Consultare un medico.

Contatto con gli occhi

Sciacquare con acqua pulita per 15 minuti. Tenere aperte le palpebre. Rimuovere le lenti a contatto, se è possibile farlo in sicurezza.

Contatto con la pelle

Lavare accuratamente con acqua e sapone. Rimuovere immediatamente gli indumenti contaminati.

Conservazione e manipolazione

  • Forma metallica: conservare sotto olio minerale in contenitori inerti sigillati
  • Composti: conservare in luogo fresco e asciutto, lontano da acidi e umidità
  • Materiali incompatibili: acidi forti, ossidanti e acqua
  • Ventilazione: utilizzare la ventilazione per aspirazione localizzata durante la manipolazione

Impatto ambientale

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.

Attrezzature speciali per la manipolazione

  • Glove box in atmosfera inerte per la manipolazione del metallo
  • Apparecchiature elettriche antideflagranti nelle aree di lavoro
  • Docce di emergenza e stazioni lavaocchi nelle vicinanze
  • Estintori di classe D prontamente disponibili

Risposte rapide

Praseodimio: domande frequenti

What is Praseodimio?

Praseodimio (symbol Pr) is element 59 on the periodic table, a lantanoide 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 Praseodimio?

Praseodimio'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 Praseodimio?

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

What is the atomic mass of Praseodimio?

The standard atomic weight of Praseodimio 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 Praseodimio?

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

What is the electronegativity of Praseodimio?

Praseodimio 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 Praseodimio, and when?

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

How common is Praseodimio on Earth?

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