59 Pr Praseodímio 140,908
Lantanídeo bloco-f Período 6

Praseodímio

Pr · Elemento 59 · Lantanídeo

Uma terra rara que colore os óculos de soldador e que, ligada ao neodímio, produz ímãs formidáveis.

Estado a 20°C sólido
Massa atómica 140,908 u
Configuração eletrónica[Xe] 4f³ 6s²

Estrutura

O átomo de praseodímio

Não é um diagrama de pontos em anéis — é uma amostra de Monte-Carlo da densidade de probabilidade real |ψ|² para cada subcamada ocupada. Arraste para rodar. O azul e o violeta indicam sinais opostos da função de onda, o que torna possível a ligação química.

Nuvem orbital

Valores medidos

Ficha de propriedades

Cada barra mostra onde praseodímio se situa entre todos os 118 elementos para essa propriedade.

Física

Densidade 6,77 g/cm³ 38%
Ponto de fusão 1208 K 54%
Ponto de ebulição 3793 K 81%
Calor específico 0,193 J/g·K
Condutividade térmica 12,5 W/m·K 33%

Atômica

Raio atómico 182 pm 70%
Raio covalente 203 pm
Raio de Van der Waals 239 pm

Eletrônica

Eletronegatividade 1,13 14%
Energia de ionização 526,8 kJ/mol 10%
Afinidade eletrónica 10,5 kJ/mol 12%

Ocorrência

Abundância na crosta 9,2 mg/kg 68%

Identidade

SímboloPr
Número atómico59
Massa atómica140,9077 u
CategoriaLantanídeo
Blocof
Estrutura cristalinahexagonal
Estados de oxidação+3, +4
Descoberto em1885
Descoberto porCarl Auer von Welsbach

Fontes: massas atómicas padrão da IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Os valores marcados com ~ são previstos, e não medidos.

Tamanho, em escala

Qual é o tamanho do átomo de praseodímio?

Raio de 182 pm — isso corresponde a 0,182 nm, portanto cerca de 2,75 milhões deles lado a lado cobririam um milímetro.

Faixa térmica

Sólido, líquido, gás — e quando

Praseodímio permanece líquido em uma faixa de 2585 K, de 1208 K a 3793 K.

Onde está localizado

Posição na tabela

Praseodímio está na série lantanídeo, exibida abaixo da grade principal.

Outro Lantanídeos

Todos os lantanídeos

A história

O que praseodímio é e como o encontramos

Uma terra rara que colore os óculos de soldador e que, ligada ao neodímio, produz ímãs formidáveis.

A descoberta de praseodímio

A História da Descoberta

1885 - A Conexão Austríaca

Carl Auer von Welsbach, químico e inventor austríaco, estudava o didímio - um suposto elemento que havia intrigado os cientistas por décadas. Usando a técnica recém-desenvolvida de cristalização fracionada, ele suspeitou que o didímio não era um único elemento.

A Grande Separação

Por meio de meticulosos experimentos de cristalização, Welsbach separou com sucesso o didímio em dois elementos distintos. O processo exigiu centenas de recristalizações e levou meses para ser concluído.

Nomeando o "Gêmeo Verde"

Welsbach nomeou um dos elementos "praseodímio", a partir das palavras gregas "prasios" (verde) e "didymos" (gêmeo), referindo-se aos seus sais verdes e à sua relação de gêmeo com o neodímio, que ele descobriu simultaneamente.

O Mistério do Didímio

Durante mais de 40 anos, os cientistas estudaram o "didímio", acreditando que era um único elemento. O mistério começou em 1841, quando Carl Mosander o separou pela primeira vez do cério. A descoberta decisiva ocorreu quando Welsbach aplicou a espectroscopia sistemática ao estudo das propriedades do suposto elemento.

"O espectroscópio revelou linhas que não poderiam pertencer a um único elemento - o enigma do didímio finalmente foi resolvido."

— Carl Auer von Welsbach, 1885

Inovações de Welsbach

Carl Auer von Welsbach não foi apenas um descobridor, mas também um inventor cujo trabalho transformou a vida cotidiana:

  • Camisas de gás: inventou a camisa incandescente de gás usando óxidos de terras raras
  • Pedras de isqueiro: desenvolveu a liga de cério-ferro ainda usada em isqueiros
  • Lâmpadas incandescentes: aprimorou filamentos de tungsténio para iluminação elétrica

Impacto Científico

A separação do praseodímio e do neodímio realizada por Welsbach provou que a química analítica cuidadosa poderia revelar uma complexidade oculta na natureza. Suas técnicas se tornaram a base para a separação de todos os elementos de terras raras.

Reconhecimento e Legado

Embora Welsbach tenha recebido numerosas honrarias durante sua vida, incluindo o título de barão concedido pelo imperador austríaco, suas contribuições à química das terras raras são frequentemente negligenciadas. As modernas indústrias de alta tecnologia devem sua existência às suas descobertas fundamentais.

Aplicações

Para que praseodímio é usado

Aplicações Industriais Avançadas

O praseodímio é o "mestre das cores" da família das terras raras, produzindo os tons de verde mais vibrantes na ciência dos materiais. Sua estrutura eletrônica única o torna indispensável em aplicações ópticas e magnéticas.

Coloração de Vidros e Cerâmicas

O amarelo-esverdeado do praseodímio é um dos corantes mais estáveis e vibrantes conhecidos pela ciência. Ao contrário dos corantes orgânicos, que desbotam, o praseodímio mantém sua cor brilhante por séculos. É usado em:

  • Vidros arquitetônicos de alta qualidade para edifícios emblemáticos
  • Vidros artísticos e vitrais para igrejas e museus
  • Cerâmicas especiais para louças de luxo
  • Óculos de proteção para soldadores e vidreiros

Materiais Magnéticos

O praseodímio é fundamental na fabricação dos ímãs permanentes mais fortes do mundo:

  • Ímãs de neodímio-praseodímio-ferro-boro (NdPrFeB) - mais fortes que os ímãs de neodímio puro
  • Motores de veículos elétricos (Tesla, Nissan Leaf, Chevy Bolt)
  • Geradores de turbinas eólicas para energia renovável
  • Atuadores de discos rígidos para armazenamento de dados
  • Ímãs de máquinas de ressonância magnética para imagens médicas

Tecnologia de Iluminação e Exibição

As propriedades ópticas únicas do praseodímio o tornam essencial para:

  • Fósforos em iluminação energeticamente eficiente
  • Cristais de laser para corte industrial e procedimentos médicos
  • Amplificadores ópticos em comunicações por fibra óptica
  • Filtros especializados para fotografia e astronomia

Aplicações de Alta Tecnologia

  • Pesquisa em computação quântica - bits quânticos magnéticos
  • Materiais supercondutores para transmissão de energia
  • Componentes de reatores nucleares para detecção de neutrões
  • Ligas especiais para aplicações aeroespaciais

Aplicações Cotidianas

Tecnologia Automotiva

  • Ímãs de motores de veículos elétricos (Prius, Model S)
  • Geradores de veículos híbridos
  • Sistemas avançados de faróis
  • Sensores de controle do motor
  • Componentes de conversores catalíticos

Eletrônicos de Consumo

  • Ímãs de discos rígidos de computadores
  • Ímãs de alto-falantes de smartphones
  • Drivers de fones de ouvido de alta qualidade
  • Elementos de lentes de câmeras
  • Componentes de consoles de videogame

Energia Renovável

  • Geradores de turbinas eólicas
  • Sistemas de rastreamento de painéis solares
  • Sistemas de armazenamento de energia
  • Componentes de redes elétricas inteligentes
  • Motores de bicicletas elétricas

Decorativas e Artísticas

  • Vidros artísticos e esculturas
  • Louças de cerâmica de luxo
  • Elementos de vidro arquitetônico
  • Coloração de joias e pedras preciosas
  • Janelas de vitral

Equipamentos Profissionais

  • Óculos de segurança para soldagem
  • Instrumentos científicos
  • Dispositivos ópticos de precisão
  • Sistemas de laser industriais
  • Equipamentos analíticos

Dinâmica do Mercado

Os preços do praseodímio são altamente voláteis devido à oferta limitada e à crescente demanda da indústria de veículos elétricos. Um carro elétrico típico requer 200-600 gramas de praseodímio em seus vários componentes.

De onde vem

Ocorrência natural

9,2 mg/kg da crosta terrestre · mais abundante do que 68% dos elementos

Distribuição Natural

O praseodímio é um dos elementos de terras raras menos abundantes, correspondendo a apenas cerca de 5% de todo o conteúdo de lantanídeos nos depósitos de minério. Apesar de ser "raro", ainda é mais abundante que a prata ou o mercúrio.

Estatísticas de Abundância

  • crosta terrestre: 9.2 partes por milhão (ppm)
  • Classificação: 39.º elemento mais abundante
  • Água do mar: 6.4 × 10⁻⁷ ppm
  • Distribuição de terras raras: 5% do total de lantanídeos

Principais Fontes Minerais

Bastnasita

Fórmula química: (Ce,La,Pr,Nd)CO₃F
Teor de Pr: 4-6%
Principais fontes: Mountain Pass (EUA), Bayan Obo (China)

Monazita

Fórmula química: (Ce,La,Nd,Th)PO₄
Teor de Pr: 3-5%
Encontrada em: depósitos de areia de praia, minas de aluvião

Xenotima

Fórmula química: YPO₄ (com substituição por Pr)
Teor de Pr: 1-3%
Fonte especializada: areias minerais pesadas

Produção Global

  • China: 85% da produção mundial (Mongólia Interior, Jiangxi)
  • Estados Unidos: mina Mountain Pass (renascimento das terras raras)
  • Austrália: projeto Mount Weld (capacidade em desenvolvimento)
  • Índia: operações de areia de praia em Orissa e Kerala
  • Brasil: complexos alcalinos de Minas Gerais
  • África do Sul: mina Steenkampskraal (potencial)

Formação Geológica

O praseodímio se forma em complexos carbonatíticos e intrusões ígneas alcalinas por meio de diferenciação magmática extrema. O elemento se concentra durante os processos de cristalização em estágio avançado, frequentemente associado a fluidos ricos em flúor.

Fontes de Reciclagem

  • Ímãs em fim de vida útil de discos rígidos e motores
  • Resíduos de fabricação da produção de ímãs
  • Reciclagem de dispositivos eletrônicos (alto-falantes, sensores)
  • Recuperação de componentes automotivos de veículos híbridos

A eficiência da reciclagem é atualmente baixa (5-10%), mas está melhorando rapidamente devido ao aumento dos preços e às preocupações com a oferta.

Desafios da Cadeia de Suprimentos

O praseodímio enfrenta vulnerabilidades significativas na cadeia de suprimentos devido à concentração geográfica da produção e à dificuldade técnica de separá-lo de outros elementos de terras raras. O processamento requer técnicas sofisticadas de separação química.

Manuseio

Segurança

Informações de Segurança

Nível de Perigo Moderado

Os compostos de praseodímio exigem manuseio cuidadoso devido aos riscos de sensibilização respiratória e cutânea, além dos riscos de incêndio na forma metálica.

Perigos de Incêndio e Reatividade

Metal praseodímio: Altamente pirofórico quando finamente dividido.

  • Pode entrar em ignição espontaneamente no ar à temperatura ambiente
  • Reage vigorosamente com água, produzindo gás hidrogênio
  • Armazene sob óleo mineral ou em atmosfera inerte
  • É obrigatório usar extintor de incêndio classe D (nunca use água!)

Riscos à Saúde Respiratória

  • Exposição aguda: irritação do trato respiratório, tosse
  • Exposição crônica: possível pneumoconiose (cicatrização pulmonar)
  • Sensibilização: pode causar reações alérgicas em indivíduos sensíveis
  • Proteção: use respiradores aprovados pelo NIOSH com filtros P100

Contato com a Pele e os Olhos

  • Pele: pode causar irritação e sensibilização
  • Olhos: irritação intensa e possível dano à córnea
  • Absorção: absorção cutânea limitada, mas o contato prolongado deve ser evitado
  • EPI: luvas de nitrila e óculos de segurança com cobertura total são obrigatórios

Resposta a Emergências

Incêndio do Metal

Use extintor classe D ou areia seca. Evacue a área. Nunca use água - ela provoca uma reação violenta.

Inalação

Leve a pessoa imediatamente para um local com ar fresco. Monitore possíveis efeitos respiratórios tardios. Procure atendimento médico.

Contato com os Olhos

Lave com água limpa durante 15 minutos. Mantenha as pálpebras abertas. Remova as lentes de contato, se isso puder ser feito com segurança.

Contato com a Pele

Lave bem com água e sabão. Remova imediatamente as roupas contaminadas.

Armazenamento e Manuseio

  • Forma metálica: armazene sob óleo mineral, em recipientes inertes e selados
  • Compostos: armazene em local fresco e seco, longe de ácidos e umidade
  • Incompatíveis: ácidos fortes, oxidantes e água
  • Ventilação: use ventilação por exaustão local durante o manuseio

Impacto Ambiental

Ecotoxicidade: os compostos de praseodímio podem ser tóxicos para a vida aquática. Evite a liberação em cursos de água e no solo. Descarte somente por meio de instalações licenciadas para resíduos perigosos.

Equipamentos Especiais de Manuseio

  • Caixas de luvas com atmosfera inerte para o manuseio do metal
  • Equipamentos elétricos à prova de explosão nas áreas de trabalho
  • Chuveiro de emergência e estações para lavagem dos olhos nas proximidades
  • Extintores de incêndio classe D prontamente disponíveis

Respostas rápidas

Praseodímio: perguntas comuns

O que é Praseodímio?

Praseodímio (símbolo Pr) é o elemento 59 da tabela periódica, um Lantanídeo do período 6. Uma terra rara que colore os óculos de soldador e que, ligada ao neodímio, produz ímãs formidáveis. À temperatura ambiente, é um sólido.

Qual é a configuração eletrónica de Praseodímio?

A configuração eletrónica do estado fundamental de Praseodímio é [Xe] 4f³ 6s², resultando em 6 camadas ocupadas com a distribuição 2, 8, 18, 21, 8, 2.

Quais são os pontos de fusão e de ebulição de Praseodímio?

Praseodímio derrete a 1208 K (934.9 °C) e entra em ebulição a 3793 K (3519.9 °C).

Qual é a massa atómica de Praseodímio?

A massa atómica padrão de Praseodímio é 140.908 u. Trata-se de uma média ponderada dos seus isótopos que ocorrem naturalmente, por isso raramente é um número inteiro.

Qual é a densidade de Praseodímio?

Praseodímio tem densidade de 6.77 g/cm³. A água tem 1.0 g/cm³, portanto um bloco de Praseodímio é aproximadamente 6.8× mais pesado.

Qual é a eletronegatividade de Praseodímio?

Praseodímio tem eletronegatividade de Pauling igual a 1.13. A escala vai de 0,70 (frâncio, o menos ávido por eletrões) a 3,98 (flúor, o mais ávido). Um valor tão baixo significa que ele cede prontamente seus eletrões externos, formando iões positivos.

Quem descobriu Praseodímio e quando?

Praseodímio foi descoberto em 1885 por Carl Auer von Welsbach. Recebe esse nome em homenagem a grego prasios didymos, "gêmeo verde".

Quão comum é Praseodímio na Terra?

Praseodímio constitui sobre 9.2 mg/kg da crosta terrestre — é incomum, mas não raro.