praseodymiumهو ثالث العنصر الأكثر وفرة في اللانثانيد في الجدول الدوري للعناصر الكيميائية ، مع وفرة 9.5 جزء في المليون في القشرة ، أقل فقط منالسيريوم, yttrium,لانثانوم، وScandium. هذا هو خامس العنصر الأكثر وفرة في الأرض النادرة. ولكن تماما مثل اسمه ،praseodymiumهو عضو بسيط وغير مزخرف في عائلة الأرض النادرة.
اكتشف CF Auer Von Welsbach Praseodymium في عام 1885.
في عام 1751 ، وجد عازف المعادن السويدي أكسل فريدريك كرونستتيت معدنًا ثقيلًا في منطقة التعدين في Bastn ، والتي تم تسميتها لاحقًا Cerite. بعد ثلاثين عامًا ، أرسل Vilhelm Hisinger البالغ من العمر خمسة عشر عامًا من العائلة التي تملك المنجم عيناته إلى كارل شيل ، لكنه لم يكتشف أي عناصر جديدة. في عام 1803 ، بعد أن أصبح المغني حدادة ، عاد إلى منطقة التعدين مع J ö ns Jacob Berzelius وفصل أكسيد جديد ، كوكب القزم Ceres ، الذي اكتشفوه قبل عامين. تم فصل سيريا بشكل مستقل من قبل مارتن هاينريش كلابروث في ألمانيا.
بين عامي 1839 و 1843 ، اكتشف الجراح السويدي والكيميائي كارل غوستاف موساندر ذلكأكسيد السيريومكان مزيج من الأكاسيد. قام بفصل أكاسدين آخرين أطلقا عليهما لانثانا وديميميا "ديديميا" (يعني "التوائم" باللغة اليونانية). انه يتحلل جزئيانترات السيريومعينة عن طريق تحميصه في الهواء ، ثم تعامل معها بحمض النيتريك المخفف للحصول على الأكسيد. لذلك يتم تسمية المعادن التي تشكل هذه الأكاسيدلانثانوموpraseodymium.
في عام 1885 ، قام CF Auer Von Welsbach ، وهو نمساوي باختراق غطاء شاش البخار في ثوريوم سيريوم ، الذي تم فصله بنجاح "Praseodymium Neodymium" ، "التوائم الملتصقة" ، والتي تم فصلها من الملح الأخضر Praseodymium وملح النيوديميوم الملون الوردي المحدد ليكونا عنصرين جديدين. يسمى أحدهما "Praseodymium" ، والذي يأتي من الكلمة اليونانية Prason ، وهذا يعني المركب الأخضر لأن محلول المياه المالحة Praseodymium سيقدم لونًا أخضر مشرقًا ؛ تم تسمية العنصر الآخر "النيوديميوم". مكّنهم الفصل الناجح لـ "التوائم الملتصقة" من عرض مواهبهم بشكل مستقل.
المعدن الأبيض الفضي ، لينة ودكتايل. Praseodymium لديه بنية بلورية سداسية في درجة حرارة الغرفة. تكون مقاومة التآكل في الهواء أقوى من تلك الموجودة في اللانثانوم والسيريوم والنيوديميوم واليوروبيوم ، ولكن عندما تتعرض للهواء ، يتم إنتاج طبقة من الأكسيد الأسود الهش ، وتؤدي عينة المعادن ذات الحجم المئوي المئوية إلى تآكل تمامًا خلال عام تقريبًا.
مثل أكثرعناصر أرضية نادرةمن المرجح أن تشكل Praseodymium حالة أكسدة+3 ، وهي حالتها المستقرة الوحيدة في المحاليل المائية. يوجد Praseodymium في حالة أكسدة+4 في بعض المركبات الصلبة المعروفة ، وتحت ظروف فصل المصفوفة ، يمكن أن تصل إلى حالة أكسدة فريدة من نوعها+5 بين عناصر اللانثانيد.
أيون praseodymium المائي هو chartreuse ، والعديد من الاستخدامات الصناعية لل praseodymium تنطوي على قدرته على تصفية الضوء الأصفر في مصادر الضوء.
praseodymium التصميم الإلكتروني
الانبعاثات الإلكترونية:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P66S2 4F3
يتم ترتيب الإلكترونات 59 من praseodymium على أنها [XE] 4F36S2. من الناحية النظرية ، يمكن استخدام جميع الإلكترونات الخمسة الخمسة كإلكترون للتكافؤ ، ولكن استخدام جميع الإلكترونات الخمسة الخمسة يتطلب ظروفًا قصوى. بشكل عام ، ينبعث Praseodymium فقط ثلاثة أو أربعة إلكترونات في مركباته. Praseodymium هو أول عنصر لانثانيد مع تكوين إلكتروني يتوافق مع مبدأ Aufbau. تحتوي مدارها 4F على مستويات طاقة أقل من المداري 5D ، والتي لا تنطبق على اللانثانوم والسيريوم ، لأن الانكماش المفاجئ للمدار 4F لا يحدث حتى بعد اللانثانوم ولا يكفي لتجنب احتلال قشرة 5D في السيريوم. ومع ذلك ، فإن Praseodymium الصلبة يعرض تكوين [XE] 4F25D16S2 ، حيث يشبه إلكترون واحد في القشرة 5D جميع عناصر اللانثانيد الثلاثية الأخرى (باستثناء يوروبيوم و ytterbium ، والتي تعتبر ثنائيات في حالات معدنية).
مثل معظم عناصر اللانثانيد ، عادةً ما يستخدم Praseodymium ثلاثة إلكترونات فقط كإلكترون تكافؤ ، وتكون الإلكترونات 4F المتبقية تأثير ملزم قوي: وذلك لأن مدار 4F يمر عبر جوهر Xenon الخامل للإلكترون للوصول إلى النواة ، يليه 5D و 6S ، ويزيد مع زيادة الشحنة الأيون. ومع ذلك ، لا يزال من الممكن أن يستمر Praseodymium في فقدان الرابع وحتى في بعض الأحيان الإلكترون التكافؤ الخامس ، لأنه يظهر في وقت مبكر جدًا في نظام اللانثانيد ، حيث لا تزال الشحنة النووية منخفضة بدرجة كافية ، وطاقة Subshell 4F عالية بما يكفي للسماح بإزالة المزيد من الإلكترون التكافؤ.
Praseodymium وجميع عناصر اللانثانيد (باستثناءلانثانوم, ytterbiumواللوتيتيوم، لا توجد إلكترونات 4F غير المقيدة) هي المغناطيسية في درجة حرارة الغرفة. على عكس المعادن الأرضية الأخرى التي تظهر ترتيب مضاد المغناطيسي أو الفيرومغناطيسي في درجات حرارة منخفضة ، فإن praseodymium هو مغناطيسي في جميع درجات الحرارة فوق 1K
تطبيق praseodymium
يتم استخدام Praseodymium في الغالب في شكل أرض نادرة مختلطة ، مثل كعامل تنقية وتعديل للمواد المعدنية ، والمحفزات الكيميائية ، والأرض الزراعية النادرة ، وما إلى ذلك.Praseodymium النيوديميومهو الأكثر تشابهًا ويصعب فصل زوج من العناصر الأرضية النادرة ، والتي يصعب فصلها بالطرق الكيميائية. يستخدم الإنتاج الصناعي عادة طرق الاستخراج وتبادل الأيونات. إذا تم استخدامها في أزواج في شكل Praseodymium Neodymium المخصب ، فيمكن استخدام قواسمها المشتركة بالكامل ، كما أن السعر أرخص من منتجات العناصر الواحدة.
Praseodymium Neodymium سبيكة(Praseodymium Neodymium Metal)أصبح منتجًا مستقلًا ، والذي يمكن استخدامه كمواد مغناطيس دائمة ومضافة تعديل للسبائك المعدنية غير الحديدية. يمكن تحسين النشاط والانتقائية واستقرار محفز تكسير البترول عن طريق إضافة Praseodymium Neodymium إلى غربال الجزيئي y zeolite. كمضاف تعديل بلاستيكي ، يمكن أن يؤدي إضافة تخصيب Neodymium praseodymium إلى polytetrafluoroethylene (PTFE) إلى تحسين مقاومة التآكل لـ PTFE.
أرض نادرةمواد المغناطيس الدائمة هي المجال الأكثر شعبية لتطبيقات الأرض النادرة اليوم. Praseodymium وحده ليس رائعًا كمواد مغناطيس دائمة ، ولكنه عنصر تآزري ممتاز يمكن أن يحسن الخصائص المغناطيسية. يمكن أن تؤدي إضافة كمية مناسبة من praseodymium إلى تحسين أداء مواد المغناطيس الدائمة. كما يمكن أن يحسن أداء مضادات الأكسدة (مقاومة تآكل الهواء) والخصائص الميكانيكية للمغناطيس ، وقد استخدمت على نطاق واسع في مختلف الأجهزة والمحركات الإلكترونية.
يمكن أيضًا استخدام Praseodymium لطحن مواد التلميع. كما نعلم جميعًا ، يكون مسحوق التلميع القائم على السيريوم النقي عادةً أصفر فاتح ، وهو مادة تلميع عالية الجودة للزجاج البصري ، وقد استبدل مسحوق أكسيد الحديد الأحمر الذي يحتوي على كفاءة تلميع منخفضة وتلوث بيئة الإنتاج. لقد وجد الناس أن Praseodymium لديه خصائص تلميع جيدة. سيظهر مسحوق تلميع الأرض النادر الذي يحتوي على praseodymium بني محمر ، والمعروف أيضًا باسم "المسحوق الأحمر" ، ولكن هذا اللون الأحمر ليس أحمر أكسيد الحديد ، ولكن بسبب وجود أكسيد praseodymium ، يصبح لون مسحوق تلميع الأرض النادر أغمق. كما تم استخدام Praseodymium كمواد طحن جديدة لجعل عجلات طحن corundum تحتوي على praseodymium. بالمقارنة مع الألومينا البيضاء ، يمكن تحسين الكفاءة والمتانة بأكثر من 30 ٪ عند طحن الصلب الهيكلي للكربون والفولاذ المقاوم للصدأ والسبائك عالية الحرارة. من أجل تقليل التكاليف ، غالبًا ما تستخدم المواد المخصبة للنيوديميوم النيوديميوم كمواد خام في الماضي ، وبالتالي اسم عجلة طحن praseodymium neodymium corundum.
تم استخدام بلورات السيليكات المخدرة بأيونات praseodymium لإبطاء نبضات الضوء إلى عدة مئات من الأمتار في الثانية.
ستتحول إضافة أكسيد praseodymium إلى سيليكات الزركونيوم إلى اللون الأصفر الزاهي ويمكن استخدامه كصباغ خزفي - أصفر praseodymium. يعتبر Praseodymium Yellow (ZR02-PR6oll-Si02) أفضل صبغة سيراميك صفراء ، والتي لا تزال مستقرة في 1000 ℃ ويمكن استخدامها لعمليات لمرة واحدة أو إعادة توليدها.
يستخدم Praseodymium أيضًا كملون زجاجي ، بألوان غنية وسوق محتمل رائع. يمكن إنتاج منتجات Praseodymium Green Glass ذات الألوان الخضراء اللامعة والألوان الخضراء الساطعة ، والتي يمكن استخدامها لإنتاج مرشحات خضراء وأيضًا للفنون والحرف الزجاجية. يمكن أن تستخدم إضافة أكسيد Praseodymium وأكسيد السيريوم إلى الزجاج كنظارات للحام. يمكن أيضًا استخدام كبريتيد Praseodymium كملون بلاستيكي أخضر.
وقت النشر: مايو -29-2023