What is Празеодим?
Празеодим (symbol Pr) is element 59 on the periodic table, a лантаноид 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.
Строение
Это не схема из точек на кольцах, а выборка методом Монте-Карло из фактической плотности вероятности |ψ|² для каждой занятой подоболочки. Перетаскивайте, чтобы вращать. Синий и фиолетовый цвета обозначают противоположные знаки волновой функции, благодаря чему возможно образование связей.
Измеренные значения
Каждая полоса показывает, какое место празеодим занимает среди всех 118 элементов по этому свойству.
Источники: стандартные атомные массы IUPAC 2021 года · Справочник химии и физики CRC · NIST. Значения, отмеченные ~, являются расчётными, а не измеренными.
Размер в масштабе
Radius 182 pm — that is 0.182 nm, so about 2747 million of them side by side would span a millimetre.
Тепловой диапазон
Празеодим is liquid over a 2585 K window, from 1208 K to 3793 K.
История
A rare earth that colours welder's goggles and, alloyed with neodymium, makes formidable magnets.
Карл Ауэр фон Вельсбах, австрийский химик и изобретатель, изучал дидим — предполагаемый элемент, который десятилетиями ставил учёных в тупик. Используя недавно разработанный метод дробной кристаллизации, он предположил, что дидим не является одним элементом.
После кропотливых экспериментов по кристаллизации Вельсбах успешно разделил дидим на два самостоятельных элемента. Процесс потребовал сотен перекристаллизаций и занял несколько месяцев.
Вельсбах назвал один элемент «празеодимом», образовав название от греческих слов «prasios» (зелёный) и «didymos» (близнец), имея в виду его зелёные соли и родство с неодимом, который он открыл одновременно.
Более 40 лет учёные изучали «дидим», считая его одним элементом. Загадка началась в 1841 году, когда Карл Мосандер впервые отделил его от церия. Прорыв произошёл, когда Вельсбах применил систематическую спектроскопию для изучения свойств предполагаемого элемента.
«Спектроскоп выявил линии, которые не могли принадлежать одному элементу, — загадка дидима наконец была решена».
— Карл Ауэр фон Вельсбах, 1885
Карл Ауэр фон Вельсбах был не только первооткрывателем, но и изобретателем, чьи работы изменили повседневную жизнь:
Разделение Вельсбахом празеодима и неодима доказало, что тщательный аналитический химический анализ способен раскрывать скрытую сложность природы. Его методы стали основой разделения всех редкоземельных элементов.
Хотя Вельсбах при жизни получил множество наград, включая возведение в баронское достоинство австрийским императором, его вклад в химию редкоземельных элементов часто недооценивают. Современные высокотехнологичные отрасли обязаны своим существованием его фундаментальным открытиям.
Применение
Празеодим — «мастер цвета» семейства редкоземельных элементов, создающий самые яркие зелёные оттенки в материаловедении. Его уникальная электронная структура делает его незаменимым в оптических и магнитных технологиях.
Жёлто-зелёный цвет празеодима — один из самых стабильных и ярких красителей, известных науке. В отличие от органических красителей, которые выцветают, празеодим сохраняет свой насыщенный цвет веками. Его используют для:
Празеодим играет важную роль в производстве самых сильных постоянных магнитов в мире:
Уникальные оптические свойства празеодима делают его необходимым для:
Цены на празеодим очень нестабильны из-за ограниченного предложения и растущего спроса со стороны отрасли электромобилей. Типичному электромобилю требуется 200–600 граммов празеодима в различных компонентах.
Откуда он берётся
9.2 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 68% of elements
Празеодим — один из наиболее редких редкоземельных элементов: на его долю приходится лишь около 5% всего содержания лантаноидов в рудных месторождениях. Несмотря на название «редкоземельные», он всё же распространённее серебра или ртути.
Химическая формула: (Ce,La,Pr,Nd)CO₃F
Содержание Pr: 4–6%
Основной источник: Маунтин-Пасс (США), Баян-Обо (Китай)
Химическая формула: (Ce,La,Nd,Th)PO₄
Содержание Pr: 3–5%
Встречается в: месторождениях пляжных песков, россыпных шахтах
Химическая формула: YPO₄ (с замещением Pr)
Содержание Pr: 1–3%
Специализированный источник: тяжёлые минеральные пески
Празеодим образуется в карбонатитовых комплексах и щелочных магматических интрузиях в результате крайней магматической дифференциации. Элемент концентрируется на поздних стадиях кристаллизации, часто в связи с фторсодержащими флюидами.
Эффективность переработки в настоящее время низкая (5–10%), но быстро растёт из-за повышения цен и опасений по поводу поставок.
Празеодим сталкивается с существенными уязвимостями цепочки поставок из-за географической концентрации производства и технической сложности отделения от других редкоземельных элементов. Переработка требует сложных методов химического разделения.
Обращение
Соединения празеодима требуют осторожного обращения из-за риска раздражения дыхательных путей и сенсибилизации кожи, а металлическая форма также пожароопасна.
Металлический празеодим: чрезвычайно пирофорен в мелкодисперсном состоянии.
Использовать огнетушитель класса D или сухой песок. Покинуть помещение. Никогда не использовать воду — она вызывает бурную реакцию.
Немедленно вынести пострадавшего на свежий воздух. Наблюдать за отсроченными нарушениями дыхания. Обратиться за медицинской помощью.
Промывать чистой водой в течение 15 минут. Держать веки открытыми. Снять контактные линзы, если это можно сделать безопасно.
Тщательно промыть водой с мылом. Немедленно снять загрязнённую одежду.
Экологическая токсичность: соединения празеодима могут быть токсичны для водных организмов. Не допускать попадания в водоёмы и почву. Утилизировать только через лицензированные предприятия по обращению с опасными отходами.
Краткие ответы
Празеодим (symbol Pr) is element 59 on the periodic table, a лантаноид 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.
[Xe] 4f³ 6s², giving 6 occupied shells holding 2, 8, 18, 21, 8, 2 electrons respectively.Празеодим melts at 1208 K (934.9 °C) and boils at 3793 K (3519.9 °C).
The standard atomic weight of Празеодим is 140.908 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
Празеодим has a density of 6.77 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of празеодим is about 6.8× heavier.
Празеодим 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.
Празеодим was discovered in 1885 by Carl Auer von Welsbach. It is named after greek prasios didymos, "green twin".
Празеодим makes up about 9.2 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.