What is 镨?
镨 (symbol Pr) is element 59 on the periodic table, a 镧系元素 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.
结构
这不是环上点阵的示意图,而是对每个已占据子层实际概率密度|ψ|²进行蒙特卡洛采样的结果。拖动即可旋转。蓝色和紫色表示波函数的相反符号,这正是成键成为可能的原因。
测量值
每个条形图都显示镨在全部118种元素中该性质的排名位置。
来源:IUPAC 2021 标准原子量 ·《CRC 化学与物理手册》· NIST。标有 ~ 的数值是预测值,而非测量值。
按比例显示的大小
Radius 182 pm — that is 0.182 nm, so about 2747 million of them side by side would span a millimetre.
热范围
镨 is liquid over a 2585 K window, from 1208 K to 3793 K.
故事
A rare earth that colours welder's goggles and, alloyed with neodymium, makes formidable magnets.
Carl Auer von Welsbach是一位奥地利化学家和发明家。当时他正在研究双镧——一种困扰科学家数十年的假想元素。利用新近发展的分步结晶技术,他怀疑双镧并不是单一元素。
通过细致而艰苦的结晶实验,Welsbach成功地将双镧分离为两种不同的元素。这一过程需要数百次重结晶,耗时数月。
Welsbach用希腊语“prasios”(绿色)和“didymos”(孪生)命名其中一种元素为“praseodymium”,指的是它的绿色盐以及它与同时被发现的钕之间的孪生关系。
40多年来,科学家一直研究“双镧”,认为它是一种单一元素。这个谜题始于1841年,当时Carl Mosander首次将其从铈中分离出来。Welsbach运用系统光谱学研究这种假想元素的性质,最终取得突破。
“光谱仪显示出不可能属于单一元素的谱线——双镧之谜终于解开了。”
— Carl Auer von Welsbach,1885年
Carl Auer von Welsbach不仅是发现者,还是一位改变日常生活的发明家:
Welsbach对镨和钕的分离证明,细致的分析化学能够揭示自然界隐藏的复杂性。他的技术成为分离所有稀土元素的基础。
Welsbach一生获得了众多荣誉,包括被奥地利皇帝册封为男爵,但他对稀土化学的贡献常常被忽视。现代高科技产业的存在,离不开他的基础性发现。
应用
镨是稀土家族的“色彩大师”,能在材料科学中产生最鲜艳的绿色。其独特的电子结构使其在光学和磁性应用中具有不可替代的价值。
镨黄绿色是科学界已知最稳定、最鲜艳的着色剂之一。与会褪色的有机染料不同,镨能让鲜艳的色彩保持数百年。它用于:
镨是制造世界上最强永磁体的关键材料:
镨独特的光学性质使其成为以下应用的必需材料:
由于供应有限以及电动汽车行业需求不断增长,镨的价格波动很大。一辆普通电动汽车的各种部件中需要使用200-600克镨。
来源
9.2 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 68% of elements
镨是较为稀有的稀土元素之一,在矿床中仅约占全部镧系元素含量的5%。尽管被称为“稀有”,它的丰度仍高于银或汞!
化学式:(Ce,La,Pr,Nd)CO₃F
镨含量:4-6%
主要来源:Mountain Pass(美国)、白云鄂博(中国)
化学式:(Ce,La,Nd,Th)PO₄
镨含量:3-5%
发现于:海滩砂矿床、砂矿
化学式:YPO₄(含有镨置换)
镨含量:1-3%
特种来源:重矿物砂
镨通过极端岩浆分异作用形成于碳酸岩杂岩和碱性火成岩侵入体中。在晚期结晶过程中,镨会发生富集,通常与富氟流体有关。
目前回收效率较低(5-10%),但由于价格上涨和供应担忧,正在快速提高。
由于生产地域高度集中,以及从其他稀土元素中分离镨的技术难度较高,镨面临显著的供应链脆弱性。加工过程需要先进的化学分离技术。
处理
镨化合物需要谨慎处理,因为它们存在呼吸道和皮肤致敏风险,金属形式还具有火灾危险。
镨金属: finely divided时高度易自燃!
使用D类灭火器或干砂。疏散现场。严禁用水——会引起剧烈反应!
立即转移到空气新鲜处。监测是否出现延迟性呼吸影响。寻求医疗救助。
用清水冲洗15分钟。保持眼睑张开。如果安全可行,摘下隐形眼镜。
用肥皂和水彻底清洗。立即脱下受污染的衣物。
生态毒性:镨化合物可能对水生生物有毒。防止其释放到水道和土壤中。只能通过获许可的危险废物处理设施进行处置。
快速回答
镨 (symbol Pr) is element 59 on the periodic table, a 镧系元素 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.镨 melts at 1208 K (934.9 °C) and boils at 3793 K (3519.9 °C).
The standard atomic weight of 镨 is 140.908 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
镨 has a density of 6.77 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of 镨 is about 6.8× heavier.
镨 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.
镨 was discovered in 1885 by Carl Auer von Welsbach. It is named after greek prasios didymos, "green twin".
镨 makes up about 9.2 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.