Praseodímio
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| Praseodímio | ||||||||||||||||||||||||||||
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59 Pr | ||||||||||||||||||||||||||||
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| Aparência | ||||||||||||||||||||||||||||
branco acinzentado  | ||||||||||||||||||||||||||||
| Propriedades gerais | ||||||||||||||||||||||||||||
| Nome, símbolo, número | praseodímio, Pr, 59 | |||||||||||||||||||||||||||
| Pronúncia | / p r eɪ z Eu ə d ɪ m Eu ə m / pray-zee-ə- DIM -ee-əm | |||||||||||||||||||||||||||
| Categoria elemento | lantanídeos | |||||||||||||||||||||||||||
| Grupo, período, bloco | n / D, 6, f | |||||||||||||||||||||||||||
| Peso atômico padrão | 140,90765 | |||||||||||||||||||||||||||
| Configuração eletrônica | [ Xe ] 6s 4f 3 2 2, 8, 18, 21, 8, 2  | |||||||||||||||||||||||||||
| História | ||||||||||||||||||||||||||||
| Descoberta | Carl Auer von Welsbach (1885) | |||||||||||||||||||||||||||
| Propriedades físicas | ||||||||||||||||||||||||||||
| Fase | sólido | |||||||||||||||||||||||||||
| Densidade (perto RT) | 6,77 g cm -3 · | |||||||||||||||||||||||||||
| Líquido densidade no pf | 6,50 g cm -3 · | |||||||||||||||||||||||||||
| Ponto de fusão | 1,208 K , 935 ° C, 1715 ° F | |||||||||||||||||||||||||||
| Ponto de ebulição | 3793 K, 3520 ° C, 6368 ° F | |||||||||||||||||||||||||||
| Calor de fusão | 6.89 kJ mol -1 · | |||||||||||||||||||||||||||
| Calor de vaporização | 331 kJ mol -1 · | |||||||||||||||||||||||||||
| Capacidade calorífica molar | 27,20 J · · mol -1 K -1 | |||||||||||||||||||||||||||
| Pressão de vapor | ||||||||||||||||||||||||||||
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| Propriedades atômicas | ||||||||||||||||||||||||||||
| Estados de oxidação | 4, 3, 2 (ligeiramente óxido de base) | |||||||||||||||||||||||||||
| Eletronegatividade | 1,13 (escala de Pauling) | |||||||||||||||||||||||||||
| Energias de ionização | 1º: 527 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||
| Segunda: 1020 kJ mol -1 · | ||||||||||||||||||||||||||||
| 3: 2086 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||
| Raio atômico | 182 pm | |||||||||||||||||||||||||||
| O raio de covalência | 203 ± 19:00 | |||||||||||||||||||||||||||
| Miscelânea | ||||||||||||||||||||||||||||
| A estrutura de cristal | hexagonal  | |||||||||||||||||||||||||||
| Ordenamento magnético | paramagnético | |||||||||||||||||||||||||||
| Resistividade elétrica | ( RT) (α, poli) 0,700 μΩ · m | |||||||||||||||||||||||||||
| Condutividade térmica | 12,5 W · m -1 · K -1 | |||||||||||||||||||||||||||
| Expansão térmica | ( RT) (α, poli) 6,7 uM / (mK) | |||||||||||||||||||||||||||
| Velocidade do som (haste fina) | (20 ° C) 2.280 m · s -1 | |||||||||||||||||||||||||||
| O módulo de Young | (Forma α) 37,3 GPa | |||||||||||||||||||||||||||
| Módulo de cisalhamento | (Forma α) 14,8 GPa | |||||||||||||||||||||||||||
| Massa de módulo | (Forma α) 28,8 GPa | |||||||||||||||||||||||||||
| Rácio de Poisson | (Forma α) 0,281 | |||||||||||||||||||||||||||
| Dureza de Vickers | 400 MPa | |||||||||||||||||||||||||||
| Dureza Brinell | 481 MPa | |||||||||||||||||||||||||||
| Número de registo CAS | 7440-10-0 | |||||||||||||||||||||||||||
| A maioria dos isótopos estáveis | ||||||||||||||||||||||||||||
| Ver artigo principal: Isótopos de praseodímio | ||||||||||||||||||||||||||||
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Praseodímio é um elemento químico que tem o símbolo Pr e número atômico 59. Praseodímio é um macio, prateado, maleável e dúctil de metal no lantanídeos grupo. É muito reactivo para ser encontrados na forma nativa, e quando preparado artificialmente, ele desenvolve-se lentamente um revestimento de óxido de verde.
O elemento foi nomeado para a cor de seu óxido primário. Em 1841, o químico sueco Carl Gustav Mosander extraído um resíduo rara óxido de terra ele chamou de " didímio "a partir de um resíduo que chamou de" lantana ", por sua vez separado de cério sais. Em 1885, o químico austríaco Barão Carl Auer von Welsbach separados didímio em dois sais de cores diferentes, o que ele chamou de praseodímio e neodímio. O nome vem dos praseodímio prasios gregos (πράσιος), o que significa verde e didymos (δίδυμος), gêmeo.
Como a maioria elementos de terras raras, praseodímio mais facilmente forma trivalentes Pr (III) íons. Estes são verde-amarelo em solução de água, e vários tons de verde-amarelo quando incorporados em vidros. Muitos dos usos industriais de praseodímio envolvem seu uso para filtrar a luz amarela de fontes de luz.
Características
Propriedades físicas
Praseodímio é um macio, prateado, maleável e dúctil de metal no lantanídeos grupo. Ele é um pouco mais resistente à corrosão em ar de európio , lantânio , cério , ou de neodímio , mas faz desenvolver um verde revestimento de óxido que spalls off quando exposto ao ar, expondo mais metal para oxidação - de uma amostra do tamanho de centímetros-Pr oxida completamente dentro de um ano. Por esta razão, o praseodímio é normalmente armazenado sob uma luz óleo mineral ou selado em vidro.
Ao contrário de outros metais de terras raras, que mostram antiferromagnetic e / ou ordenação ferromagnético a baixas temperaturas, Pr é paramagnético a qualquer temperatura acima de 1 K.
Propriedades químicas
Praseodímio de metal mancha lentamente no ar e queimaduras facilmente a 150 ° C para formar o praseodímio (III, IV):
- 12 Pr + 11 O 2 → 2 Pr 6 O 11
Praseodímio é bastante electropositive e reage lentamente com água fria e muito rapidamente com água quente para formar hidróxido de praseodímio:
- 2 Pr (s) + 6 H2O (l) → Pr 2 (OH) 3 (aq) + 3H 2 (g)
Praseodímio de metal reage com todos os halogéneos:
- 2 Pr (s) + 3 F 2 (g) → 2 PrF 3 (s) [verde]
- 2 Pr (s) + 3 Cl2 (g) → 2 PRCL 3 (s) [verde]
- 2 Pr (s) + 3 Br 2 (g) → 2 PrBr 3 (s) [verde]
- 2 Pr (s) + 3 I 2 (g) → 2 3 PRI (s) [verde]
Praseodímio dissolve prontamente em diluída de ácido sulfúrico para formar soluções contendo iões verdes Pr (III), que existem como uma [Pr (OH 2) 9] 3+ complexos:
- 2 Pr (s) + 3 H 2 SO 4 (aq) → 2 Pr3 + (aq) + SO 3 2-
4 (aq) + 3H 2 (g)
Compostos
Nos seus compostos, praseodímio ocorre em estados de oxidação de +2, +3 e / ou 4. Praseodímio (IV) é um oxidante forte, instantaneamente oxidante de água para oxigénio elementar (O 2), ou ácido clorídrico para cloro elementar. Assim, em solução aquosa, apenas o estado de oxidação +3 é encontrado. Sais de praseodímio (III) são o amarelo-verde e, em solução, apresenta um espectro de absorção bastante simples na região do visível, com uma banda na amarelo-alaranjado a 589-590 nm (que coincide com o dupleto de emissão de sódio), e três bandas na região do azul / violeta, em 444, 468, e 482 nm, aproximadamente. Estas posições variar um pouco com o contra-íon. Óxido de praseodímio, tal como obtido pela ignição de sais, tais como o carbonato de oxalato ou no ar, é, essencialmente, de cor preta (com uma pitada de verde ou castanho) e contém 3 e 4 praseodímio numa proporção um tanto variável, dependendo da condições de formação. Sua fórmula é convencionalmente processado como Pr 6 O 11.
Outros compostos praseodímio incluem:
- Fluoretos: PrF 2, PrF 3, PrF 4
- Cloretos: PRCL 3
- Brometos: PrBr 3, Pr 2 Br 5
- Iodetos: Pri 2, PRI 3, Pr 2 I 5
- Óxidos: Pro 2, Pr 2 O 3, Pr 6 O 11
- Sulfetos: PrS, Pr 2 S 3
- Sulfatos : Pr 2 (SO 4) 3
- Selenetos: PrSe
- Teluretos: PrTe, Pr 2 Te 3
- Nitretos: PrN
Isótopos
De ocorrência natural praseodímio é composto de uma estável isótopo , o praseodímio-141, que é de utilização em RMN e Espectroscopia de EPR. 38 radioisótopos foram identificados, sendo os mais estáveis o praseodímio-143 com uma meia-vida de 13,57 dias e o praseodímio-142 com uma meia-vida de 19,12 horas. Todos os restantes Os isótopos radioactivos têm semi-vidas que são menos de seis horas, e a maioria delas têm semi-vidas que são menos do que 10 minutos. Este elemento também tem 15 isômeros nucleares, com o ser praseodímio-138m de vida mais longa, praseodímio-134m, e praseodímio-142m. Os núcleos de isómeros nucleares existem num equilíbrio delicado ou metastability devido a pelo menos um tendo um nucleão estado de energia animado.
Os isótopos de gama praseodímio em número de massa 121-159. O mais comum modo de decaimento de 20 isótopos com números de massa mais baixos do que o isótopo estável mais abundante, praseodímio-141 é β + deterioração, formando principalmente isótopos de cério (58 prótons) como produtos de decaimento. O modo de decaimento mais comum para 18 isótopos com números de massa superiores a praseodímio-141 é β - decadência, formando principalmente isótopos de neodímio (60 prótons) como produtos de decaimento.
História
Em 1839 Mosander extraído um óxido ele chamou de "lantana" (veja óxido de lantânio), que era o óxido do elemento recentemente descoberto de lantânio , a partir de uma mistura em bruto de cério nitrato. Em 1841, Mosander passou a mostrar que "lantana" foi o mais fortemente básica de uma mistura de óxidos de elementos de terras raras e foi o último a ser precipitado a partir de uma solução de ácido quando a base foi adicionada, ou o primeiro a ser dissolvida quando os óxidos mistos foram lixiviados com ácido diluído. A terra rara menos básico restante (s) manteve a cor rosada, e Mosander chamou esta fracção restante " didímio. "Em 1874, Per Teodor Cleve concluiu que didímio era de fato dois elementos, e em 1879, Lecoq de Boisbaudran isolou uma nova terra, samário , de "didímio" obtido a partir do mineral samarskite. Didímio bruto realmente continha três elementos, e em 1885, o austríaco baron químico Carl Auer von Welsbach separados didímio em dois elementos, praseodímio e neodímio , que deram sais de diferentes cores .
O nome vem de praseodímio os gregos prasios (πράσιος), o que significa verde e didymos (δίδυμος), gêmeo. Praseodímio é freqüentemente grafada como praseody n io.
Leo Moser (filho de Ludwig Moser, fundador do Moser Glassworks no que é hoje Karlovy Vary, Bohemia, na República Checa, para não ser confundido com Leo Moser, um matemático) investigou o uso de praseodímio na coloração de vidro no final dos anos 1920. O resultado foi um vidro amarelo-verde dado o nome de "Prasemit". No entanto, uma cor semelhante podia ser alcançado com corantes custa apenas uma pequena fracção do que custo praseodímio no final de 1920, de tal modo que a cor não era popular, algumas peças foram feitas, e os exemplos são agora extremamente rara. Moser também misturado com praseodímio neodímio para produzir vidro "Heliolite" ("Heliolit" em alemão ), que foi mais amplamente aceito. O primeiro suportando uso comercial de praseodímio purificado, que continua até hoje, tem a forma de uma mancha amarela-laranja para cerâmica ", praseodímio amarelo", que é uma solução sólida de praseodímio no silicato de zircônio (zircão) treliça. Esta mancha tem nenhum indício de verde nele. Em contraste, a cargas suficientemente elevadas, o vidro de praseodimio é nitidamente verde, em vez de amarelo puro.
Usando métodos de separação clássicos, praseodímio sempre foi difícil para purificar. Muito menos abundante do que o lantânio e neodímio partir da qual foi separada a ser (cério ter muito que foi removido por química redox), praseodímio acabou sendo disperso entre um grande número de fracções, e os rendimentos resultantes de material purificado foram baixos. Praseodímio tem sido historicamente uma terra rara cuja oferta superou a demanda. Isso tem ocasionalmente levou ao seu ser oferecido de forma mais barata do que o neodímio muito mais abundante. Indesejados, tais como, praseodímio muito tem sido comercializado como uma mistura com lantânio e cério, ou "LCP" para as primeiras letras de cada um dos constituintes, para utilização em substituição das misturas de lantanídeos tradicionais que foram feitos de forma barata a partir de monazita ou bastnäsite. LCP é o que resta de tais misturas, após o neodímio desejável, e todos os lantanídeos mais pesados, mais raros e mais valiosos ter sido removido, por extracção com solvente. No entanto, medida que a tecnologia progride, verificou-se que o praseodímio pode ser incorporada de neodímio-ferro-boro imans, estendendo-se desse modo o fornecimento de neodímio em muito a procura. Assim LC está começando a substituir LCP como resultado.
Na década de 1930 verificou-se (Beck) que o dióxido de praseodímio pode ser precipitado a partir de KOH / NaOH derrete eutéticas, por oxidação electroquímica por, ou por clorato de sódio. Isso formou a base de um método de purificação de laboratório de pequena escala.
Ocorrência
Praseodímio ocorre em pequenas quantidades na crosta terrestre (9,5 ppm). Pode ser encontrada em os minerais das terras raras monazita e bastnäsite, tipicamente compreendendo cerca de 5% dos lantanídeos nele contido, e pode ser recuperado a partir destes por um minerais processo de permuta iónica, ou pela contra-corrente de extracção com solvente. Misch metal, utilizado na fabricação de isqueiros, historicamente continha cerca de 5% praseodímio metal.
Praseodímio torna-se uma média de 8 partes por milhão de do solo peso seco, embora a concentração de elementos que podem ser tão baixos quanto 1 parte por milhão, ou tão elevados como 15 partes por milhão. Praseodímio torna-se uma parte por trilhão de água do mar . Não há quase nenhum praseodímio na atmosfera.
Aplicações
Usos de praseodímio:
- Como agente de liga com magnésio para criar metais de alta resistência, que são usados em motores de aeronaves.
- Praseodímio constituído 5 por cento da versão tradicional mischmetal.
- Praseodímio está presente na mistura de fluoreto de terra rara, cuja forma o núcleo de luzes de arco de carbono, que são utilizados na indústria cinematográfica para iluminação de estúdio e luzes projetor.
- Praseodímio compostos dar óculos e Esmaltes uma cor amarela.
- Praseodímio é usado para colorir zircônia cúbica verde-amarelo, para simular o mineral peridoto.
- Praseodímio é um componente de didímio vidro, o qual é usado para fazer certos tipos de soldador 's e soprador de vidro de óculos de proteção.
- Cristais de silicatos dopados com iões praseodímio têm sido utilizados para desacelerar um pulso de luz para baixo a algumas centenas de metros por segundo.
- Praseodímio ligado com níquel (PrNi 5) tem como um forte efeito magneto que permitiu aos cientistas aproximar dentro de um milésimo de um grau de zero absoluto .
- Doping em praseodímio fluoreto de vidro permite que ele seja utilizado como uma fibra monomodo amplificador óptico.
- Óxido de praseodímio em solução sólida com céria, ou com ceria- zircónia, têm sido utilizados como oxidação catalisadores .
- Moderno O ferrocério produtos FireSteel, vulgarmente referido como " sílex ", usado em isqueiros, grevistas da tocha", pedra e aço "entradas de incêndio, etc., contêm cerca de 4% praseodímio.
Precauções
Como todos os metais de terras raras, praseodímio é de baixa toxicidade moderada. Praseodímio não tem papel biológico conhecido.
