Praséodyme
Saviez-vous ...
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| Praséodyme | ||||||||||||||||||||||||||||
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59 Pr | ||||||||||||||||||||||||||||
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| Apparence | ||||||||||||||||||||||||||||
blanc grisâtre  | ||||||||||||||||||||||||||||
| Propriétés générales | ||||||||||||||||||||||||||||
| Nom, symbole, nombre | praséodyme, Pr, 59 | |||||||||||||||||||||||||||
| Prononciation | / p r eɪ z Je ə ré ɪ m Je ə m / priez-zee-ə- DIM -ee-əm | |||||||||||||||||||||||||||
| Élément Catégorie | lanthanides | |||||||||||||||||||||||||||
| Groupe, période, bloc | n / a, 6, fa | |||||||||||||||||||||||||||
| Poids atomique standard | 140,90765 | |||||||||||||||||||||||||||
| Configuration électronique | [ Xe ] 4f 3 6s 2 2, 8, 18, 21, 8, 2  | |||||||||||||||||||||||||||
| Histoire | ||||||||||||||||||||||||||||
| Découverte | Carl Auer von Welsbach (1885) | |||||||||||||||||||||||||||
| Propriétés physiques | ||||||||||||||||||||||||||||
| Phase | solide | |||||||||||||||||||||||||||
| Densité (à proximité rt) | 6,77 g · cm -3 | |||||||||||||||||||||||||||
| Liquid densité au mp | 6,50 g · cm -3 | |||||||||||||||||||||||||||
| Point de fusion | 1208 K , 935 ° C, 1715 ° F | |||||||||||||||||||||||||||
| Point d'ébullition | 3793 K, 3520 ° C, 6368 ° F | |||||||||||||||||||||||||||
| La chaleur de fusion | 6,89 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||
| Chaleur de vaporisation | 331 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||
| Capacité thermique molaire | 27,20 J · mol -1 .K -1 | |||||||||||||||||||||||||||
| La pression de vapeur | ||||||||||||||||||||||||||||
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| Propriétés atomiques | ||||||||||||||||||||||||||||
| États d'oxydation | 4, 3, 2 (modérément oxyde de base) | |||||||||||||||||||||||||||
| Électronégativité | 1,13 (échelle de Pauling) | |||||||||||||||||||||||||||
| énergies d'ionisation | 1e: 527 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||
| 2ème: 1020 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||
| 3ème: 2086 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||
| Rayon atomique | 182 h | |||||||||||||||||||||||||||
| Rayon covalente | 203 ± 19 heures | |||||||||||||||||||||||||||
| Miscellanées | ||||||||||||||||||||||||||||
| Crystal structure | hexagonal  | |||||||||||||||||||||||||||
| Ordre magnétique | paramagnétique | |||||||||||||||||||||||||||
| Résistivité électrique | ( rt) (α, le poly) 0,700 μΩ · m | |||||||||||||||||||||||||||
| Conductivité thermique | 12,5 W · m -1 · K -1 | |||||||||||||||||||||||||||
| Dilatation thermique | ( rt) (α, poly) 6,7 um / (m · K) | |||||||||||||||||||||||||||
| Vitesse du son (tige mince) | (20 ° C) 2,280 m · s -1 | |||||||||||||||||||||||||||
| Le module d'Young | (Formulaire de α) 37,3 GPa | |||||||||||||||||||||||||||
| Module de cisaillement | (Formulaire de α) 14,8 GPa | |||||||||||||||||||||||||||
| Module Bulk | (Formulaire de α) 28,8 GPa | |||||||||||||||||||||||||||
| Coefficient de Poisson | (Formulaire de α) 0,281 | |||||||||||||||||||||||||||
| Dureté Vickers | 400 MPa | |||||||||||||||||||||||||||
| Dureté Brinell | 481 MPa | |||||||||||||||||||||||||||
| Numéro de registre CAS | 7440-10-0 | |||||||||||||||||||||||||||
| La plupart des isotopes stables | ||||||||||||||||||||||||||||
| Article détaillé: Isotopes de praséodyme | ||||||||||||||||||||||||||||
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Le praséodyme est un élément chimique de symbole Pr et le numéro atomique 59. Praséodyme est un doux, argenté, malléable et ductile métallique dans la lanthanides groupe. Il est trop réactif se trouve sous forme native, et quand il est préparé artificiellement, il se développe lentement un revêtement d'oxyde vert.
L'élément a été nommé pour la couleur de son oxyde primaire. En 1841, le chimiste suédois Carl Gustav Mosander extrait un résidu d'oxyde de terre rare qu'il a appelé " didymium "d'un résidu qu'il a appelé" lantana, "à son tour séparé de cérium sels. En 1885, le chimiste autrichien Baron Carl Auer von Welsbach séparé didymium en deux sels de couleurs différentes, qu'il nomma le praséodyme et le néodyme. Le nom vient de praséodyme les prasios grecs (de πράσιος), vert signifie, et didymos (δίδυμος), jumeau.
Comme la plupart éléments de terres rares, le praséodyme forment plus facilement des ions trivalents Pr (III). Ce sont jaune-vert dans une solution d'eau et de diverses nuances de jaune-vert lorsqu'elle est incorporée dans des verres. Beaucoup d'utilisations industrielles de praséodyme impliquent son utilisation pour filtrer la lumière jaune de sources lumineuses.
Caractéristiques
Propriétés physiques
Praséodyme est un doux, argenté, malléable et ductile métallique dans la lanthanides groupe. Il est un peu plus résistant à la corrosion dans l'air que l'europium , le lanthane , le cérium ou le néodyme , mais elle développer une verte revêtement d'oxyde qui éclats hors lorsqu'il est exposé à l'air, exposant plus de métal à oxydation - un échantillon de un centimètre du Pr oxyde complètement dans un an. Pour cette raison, le praséodyme est habituellement stocké sous une lumière une huile minérale ou scellé dans du verre.
Contrairement à d'autres métaux des terres rares, qui montrent antiferromagnétique et / ou ordre ferromagnétique à basse température, Pr est paramagnétique à toute température supérieure à 1 K.
Propriétés chimiques
Praséodyme métal ternit lentement à l'air et brûle facilement à 150 ° C pour former le praséodyme (III, IV) de l'oxyde:
- 12 Pr + 11 O 2 → 2 Pr 6 O 11
Praséodyme est assez électropositive et réagit lentement avec l'eau froide et assez rapidement avec de l'eau chaude pour former de l'hydroxyde praséodyme:
- 2 Pr (s) + 6 H 2 O (l) → 2 Pr (OH) 3 (aq) + 3 H 2 (g)
Praséodyme métal réagit avec tous les halogènes:
- 2 Pr (s) + 3 F 2 (g) → 2 PrF 3 (s) [vert]
- 2 Pr (s) + 3 Cl 2 (g) → 2 PRCL 3 (s) [vert]
- 2 Pr (s) + 3 Br 2 (g) → 2 PrBr 3 (s) [vert]
- 2 Pr (s) + 3 I 2 (g) → 2 PrI 3 (s) [vert]
Praséodyme dilué dissout facilement dans l'acide sulfurique pour former des solutions contenant des ions Pr verts (III), qui existent en tant que [Pr (OH 2)] 9 3+ complexes:
- 2 Pr (s) + 3 H 2 SO 4 (aq) → 2 Pr 3+ (aq) + 3 SO 2-
4 (aq) + 3 H 2 (g)
Composés
Dans ses composés, le praséodyme se produit dans des états d'oxydation 2, 3 et / ou 4. Praséodyme (IV) est un oxydant fort, oxydant instantanément l'eau en oxygène élémentaire (O 2), ou l'acide chlorhydrique au chlore élémentaire. Ainsi, en solution aqueuse, que l'état d'oxydation +3 est rencontré. Praséodyme sels (III) sont de couleur jaune-vert et, en solution, présente un spectre d'absorption relativement simple dans la région visible, avec une bande dans le jaune-orange sur 589-590 nm (ce qui coïncide avec le doublet d'émission de sodium), et trois bandes de la région bleu / violet, à 444, 468 et 482 nm, environ. Ces positions varient légèrement avec le contre-ion. L'oxyde de praséodyme, obtenue par l'allumage de sels tels que l'oxalate ou le carbonate dans l'air, est essentiellement de couleur noire (avec un soupçon de brun ou vert) et contient 3 et 4 praséodyme dans un rapport quelque peu variable, en fonction de la conditions de formation. Sa formule est classiquement rendu comme Pr 6 O 11.
D'autres composés de praséodyme comprennent:
- Fluorures: PrF 2, PrF 3, PrF 4
- Chlorures: PRCL 3
- Bromures: PrBr 3, Pr 2 Br 5
- Iodures: PrI 2, PrI 3, Pr 2 I 5
- Oxydes: Pro 2, Pr 2 O 3, Pr 6 O 11
- Sulfures: SRP, Pr 2 S 3
- Sulfates : Pr 2 (SO 4) 3
- Séléniures: PRSE
- Tellurures: PRTE, Pr 2 Te 3
- Nitrures: PRN
Isotopes
Naturellement, le praséodyme se produisant est composé d'une stable isotope , le praséodyme-141, qui est d'une utilisation dans RMN et Spectroscopie EPR. 38 des radio-isotopes ont été caractérisés, à être plus stable praséodyme-143 avec l'une demi-vie de 13,57 jours et le praséodyme-142, avec une demi-vie de 19,12 heures. Tout le reste isotopes radioactifs ont des demi-vies qui sont moins de six heures, et la majorité d'entre eux ont des demi-vies qui sont moins de 10 minutes. Cet élément a aussi 15 isomères nucléaires, avec l'être praséodyme-138m plus longue durée, le praséodyme-134m, et le praséodyme-142m. Les noyaux des isomères nucléaires existent dans un délicat équilibre ou métastabilité due à au moins une ayant un nucléon état d'énergie excité.
Les isotopes de gamme de praséodyme dans nombre de masse de 121 à 159. Le plus commun mode de 20 isotopes avec des nombres de masse inférieure à la isotope stable le plus abondant de décroissance, le praséodyme-141 est β + décroissance, essentiellement formant isotopes de cérium (58 protons) que produits de désintégration. Le mode de décroissance la plus courante pour 18 isotopes avec des nombres de masse plus élevées que le praséodyme-141 est β - décroissance, formant principalement des isotopes de néodyme (60 protons) que les produits de désintégration.
Histoire
En 1839, Mosander extrait un oxyde qu'il appelle «lantana» (voir oxyde de lanthane), qui est l'oxyde de l'élément nouvellement découvert lanthane , à partir d'un mélange brut de cérium nitrate. En 1841, Mosander a continué à montrer que "lantana" était le plus fortement basique d'un mélange de rares oxydes d'éléments de terres et a été le dernier à être précipité dans une solution d'acide lorsqu'on a ajouté base, ou le premier à être dissoute lorsque les oxydes mixtes ont été lessivés avec de l'acide dilué. La terre rare moins base restante (s) a conservé la couleur rosâtre, et Mosander appelé cette fraction restante " didymium. "En 1874, Par Teodor Cleve a conclu que didymium était en fait deux éléments, et en 1879, Lecoq de Boisbaudran isolé une nouvelle terre, le samarium , de "didyme" obtenu à partir de la matière minérale samarskite. Didymium brut contenait en fait trois éléments, et en 1885, l' autrichienne baron chimiste Carl Auer von Welsbach séparé didymium en deux éléments, le praséodyme et le néodyme , qui ont donné sels de différentes couleurs .
Le nom vient de praséodyme les grecs prasios (πράσιος), vert signifie, et didymos (δίδυμος), jumeau. Le praséodyme est fréquemment orthographié praseody n ium.
Leo Moser (fils de Ludwig Moser, fondateur de la Moser Verrerie dans ce qui est maintenant Karlovy Vary, en Bohême, en République tchèque, à ne pas confondre avec Leo Moser, un mathématicien) a enquêté sur l'utilisation de praséodyme dans la coloration de verre dans la fin des années 1920. Le résultat était un verre jaune-vert donné le nom "Prasemit". Cependant, une couleur similaire pourrait être atteint avec des colorants coûtant qu'une fraction de minute de ce coût de praséodyme dans les années 1920, tels que la couleur ne était pas populaire, quelques pièces ont été faites, et des exemples sont maintenant extrêmement rare. Moser également mélangé avec le praséodyme néodyme pour produire du verre "Heliolite" ("Heliolit" en allemand ), qui a été plus largement acceptée. Le premier durable utilisation commerciale de praséodyme purifié, qui se poursuit aujourd'hui, est sous la forme d'une tache jaune-orange pour la céramique, "Praséodyme Jaune", qui est une solution solide de praséodyme dans le le silicate de zirconium (zircon) treillis. Cette tache a aucune trace de vert en elle. En revanche, au suffisamment fortes charges, le verre de praséodyme est nettement vertes, plutôt que jaune pur.
En utilisant des méthodes classiques de séparation, le praséodyme était toujours difficile à purifier. Beaucoup moins abondant que le lanthane et le néodyme dont il était séparé (cérium ayant depuis longtemps été enlevé par chimie redox), le praséodyme fini par être dispersées dans un grand nombre de fractions, et les rendements de produit purifié résultant était faible. Praséodyme a toujours été une terre rare dont l'approvisionnement a dépassé la demande. Cela a parfois conduit à son être offert plus cher que le néodyme beaucoup plus abondante. Indésirable en tant que tel, bien praséodyme a été commercialisé sous forme de mélange avec le lanthane et le cérium, ou «LCP» pour les premières lettres de chacun des constituants, pour une utilisation dans le remplacement des mélanges de lanthanides traditionnels qui ont été fabriqués à partir de moindre coût monazite ou bastnäsite. LCP est ce qui reste de ces mélanges, après la néodyme souhaitable, et tous les lanthanides lourds, plus rares et les plus précieux ont été enlevés, par extraction au solvant. Cependant, comme la technologie progresse, il a été trouvé que le praséodyme peut être incorporé dans le néodyme-fer-bore aimants, étendant ainsi la fourniture de la forte demande néodyme. Donc LC commence à remplacer LCP en conséquence.
Dans les années 1930, il a été trouvé (Beck) que le dioxyde de praséodyme peut être précipité à partir de KOH / NaOH en fusion eutectique, par oxydation par électrochimie ou par le chlorate de sodium. Ceci a formé la base d'une méthode de purification de laboratoire à petite échelle.
Occurrence
Praséodyme se produit en petites quantités dans la croûte terrestre (9,5 ppm). On le trouve dans les minerais de terres rares monazite et bastnäsite, qui comprend typiquement d'environ 5% des lanthanides qu'il contient, et peut être récupéré à partir de ces minerais par une processus d'échange d'ions, ou par à contre-courant d'extraction par solvant. Misch métal, utilisé dans la fabrication des briquets, historiquement contenait environ 5% praséodyme métal.
Praséodyme représente une moyenne de 8 parties par million de terre de poids sec, si la concentration des éléments, il peut être aussi bas que 1 partie par million ou aussi haut que 15 parties par million. Praséodyme constitue une partie par billion de l'eau de mer . Il n'y a presque pas de praséodyme dans l'atmosphère.
Applications
Utilisations de praséodyme:
- Comme agent d'alliage avec le magnésium pour créer des métaux à haute résistance qui sont utilisés dans moteurs d'avions.
- Praséodyme constitué de 5 pour cent de la version traditionnelle de mischmetal.
- Le praséodyme est présent dans le mélange de terre rare dont le fluorure est au cœur de lampes à arc de carbone qui sont utilisés dans la industrie cinématographique pour éclairage de studio et feux de projecteur.
- Praséodyme composés donnent des lunettes et émaux de couleur jaune.
- Praséodyme est utilisé pour colorer zircone cubique jaune-vert, pour simuler le minéral péridot.
- Le praséodyme est un composant de verre de didyme, qui est utilisé pour fabriquer certains types de soudeur s 'et Souffleur de verre de lunettes de protection.
- Cristaux de silicate dopé avec des ions de praséodyme ont été utilisées pour ralentir une impulsion de lumière vers le bas pour quelques centaines de mètres par seconde.
- Praséodyme allié avec du nickel (PrNi 5) a une telle forte effet magnétocalorique qu'il a permis aux scientifiques de se approcher à moins d'un millième de degré de zéro absolu .
- Le dopage dans le praséodyme verre fluoré lui permet d'être utilisé en tant que fibre monomodale Amplificateur optique.
- L'oxyde de praséodyme en solution solide avec l'oxyde de cérium, ou avec ceria- la zircone, ont été utilisés comme oxydation des catalyseurs .
- Moderne ferrocerium Firesteel, produits communément appelés " silex ", utilisé dans les briquets, les grévistes de la torche", "allume-feu de silex et de l'acier, etc., contient environ 4% praséodyme.
Précautions
Comme tous les métaux des terres rares, le praséodyme est de toxicité faible à modérée. Praséodyme a pas connu rôle biologique.
