Празеадымз'яўляецца трэцім па распаўсюджанасці лантанідавым элементам у перыядычнай табліцы хімічных элементаў, яго колькасць у зямной кары складае 9,5 праміле, што ніжэй зацэрый, ітрый,лантаніскандыйГэта пяты па распаўсюджанасці элемент сярод рэдказямельных элементаў. Але, як і яго імя,празеадым— просты і непрыкметны прадстаўнік сямейства рэдказямельных элементаў.
Празеадым быў адкрыты К. Ф. Аўэрам фон Вельсбахам у 1885 годзе.
У 1751 годзе шведскі мінералог Аксель Фрэдрык Кронштэдт знайшоў у раёне здабычы Бастняс цяжкі мінерал, які пазней быў названы цэрытам. Праз трыццаць гадоў пятнаццацігадовы Вільгельм Хізінгер з сям'і, якой належала шахта, адправіў свае ўзоры Карлу Шэеле, але той не адкрыў ніякіх новых элементаў. У 1803 годзе, пасля таго як Зінгер стаў кавалём, ён вярнуўся ў раён здабычы разам з Ёнсам Якабам Берцэліусам і аддзяліў новы аксід — карлікавую планету Цэрэра, якую яны адкрылі два гады таму. Цэрый быў незалежна аддзелены Марцінам Генрыхам Клапротам у Германіі.
Паміж 1839 і 1843 гадамі шведскі хірург і хімік Карл Густаў Мосандэр выявіў, штоаксід цэрыябыла сумессю аксідаў. Ён аддзяліў два іншыя аксіды, якія назваў лантанам і дыдыміяй («дыдымія» па-грэчаску азначае «блізняты»). Ён часткова расклаўнітрат цэрыяўзору шляхам абпалу на паветры, а затым апрацоўкі разведзенай азотнай кіслатой для атрымання аксіду. Металы, якія ўтвараюць гэтыя аксіды, таму называюццалантаніпразеадым.
У 1885 годзе аўстрыец К. Ф. Аўэр фон Вельсбах, які вынайшаў сеткавую вечка для торыева-цэрыевай лямпы, паспяхова аддзяліў «празеадым-неадым», «сіямскіх двайнят», з якіх былі аддзелены зялёная соль празеадым-неадыму і ружовая соль неадыму-неадыму, і было вызначана, што гэта два новыя элементы. Адзін з іх атрымаў назву «празеадым», што паходзіць ад грэчаскага слова prason, што азначае «зялёнае злучэнне», таму што раствор солі празеадым-неадыму ў вадзе будзе мець ярка-зялёны колер; другі элемент атрымаў назву «Неадым«. Паспяховае падзел «сіямскіх блізнят» дазволіла ім самастойна праявіць свае таленты.
Серабрыста-белы метал, мяккі і пластычны. Празеадым мае шасцікутную крышталічную структуру пры пакаёвай тэмпературы. Каразійная стойкасць на паветры мацнейшая, чым у лантана, цэрыя, неадыму і еўропія, але пры кантакце з паветрам утвараецца пласт далікатнага чорнага аксіду, і ўзор металу празеадым памерам адзін сантыметр цалкам карозуе прыкладна за год.
Як і большасцьрэдказямельныя элементыПразеадым, хутчэй за ўсё, утварае ступень акіслення a+3, якая з'яўляецца яго адзіным стабільным станам у водных растворах. У некаторых вядомых цвёрдых злучэннях празеадым існуе ў ступені акіслення a+4, а ва ўмовах матрычнага падзелу ён можа дасягнуць унікальнай сярод лантанідавых элементаў ступені акіслення +5.
Водны іон празеадыму мае шартрэзны колер, і многія прамысловыя спосабы выкарыстання празеадыму ўключаюць яго здольнасць фільтраваць жоўтае святло ў крыніцах святла.
Электронная кампаноўка з празеадымам
Электронныя выпраменьванні:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f3
59 электронаў празеадыму размешчаны як [Xe] 4f36s2. Тэарэтычна, усе пяць знешніх электронаў могуць быць выкарыстаны ў якасці валентных электронаў, але выкарыстанне ўсіх пяці знешніх электронаў патрабуе экстрэмальных умоў. Як правіла, празеадым выпускае толькі тры ці чатыры электроны ў сваіх злучэннях. Празеадым — першы лантанідны элемент з электроннай канфігурацыяй, якая адпавядае прынцыпу Ауфбау. Яго 4f-арбіталь мае ніжэйшыя энергетычныя ўзроўні, чым 5d-арбіталь, што не дастасоўна да лантана і цэрыя, бо раптоўнае скарачэнне 4f-арбіталі адбываецца толькі пасля лантана і недастаткова, каб пазбегнуць заняцця 5d-абалонкі ў цэрыі. Тым не менш, цвёрды празеадым мае канфігурацыю [Xe] 4f25d16s2, дзе адзін электрон у 5d-абалонцы падобны на ўсе іншыя трохвалентныя лантанідныя элементы (акрамя еўропію і ітэрбію, якія з'яўляюцца двухвалентнымі ў металічных станах).
Як і большасць лантанідавых элементаў, празеадым звычайна выкарыстоўвае толькі тры электроны ў якасці валентных электронаў, а астатнія 4f-электроны маюць моцны звязвальны эфект: гэта адбываецца таму, што 4f-арбіта праходзіць праз інертны ксенонавы стрыжань электрона, каб дасягнуць ядра, затым 5d і 6s, і павялічваецца з павелічэннем іённага зарада. Аднак празеадым усё яшчэ можа працягваць губляць чацвёрты і нават часам пяты валентны электрон, таму што ён з'яўляецца вельмі рана ў сістэме лантанідаў, дзе зарад ядра ўсё яшчэ дастаткова нізкі, а энергія 4f-падаўзроўню дастаткова высокая, каб дазволіць выдаленне большай колькасці валентных электронаў.
Празеадым і ўсе лантанідныя элементы (акрамялантан, ітэрбійілютэцый, няма няспараных 4f-электронаў) з'яўляюцца парамагнетызмам пры пакаёвай тэмпературы. У адрозненне ад іншых рэдказямельных металаў, якія праяўляюць антыферамагнітнае або ферамагнітнае ўпарадкаванне пры нізкіх тэмпературах, празеадым з'яўляецца парамагнетызам пры ўсіх тэмпературах вышэй за 1 К.
Ужыванне празеадыму
Празеадым часцей за ўсё выкарыстоўваецца ў выглядзе змешаных рэдказямельных элементаў, напрыклад, у якасці ачышчальнага і мадыфікуючага агента для металічных матэрыялаў, хімічных каталізатараў, сельскагаспадарчых рэдказямельных элементаў і гэтак далей.Празеадым неадымз'яўляецца найбольш падобнай і складанай для падзелу парай рэдказямельных элементаў, якія цяжка падзяліць хімічнымі метадамі. У прамысловай вытворчасці звычайна выкарыстоўваюцца метады экстракцыі і іённага абмену. Калі яны выкарыстоўваюцца парамі ў выглядзе ўзбагачанага празеадыму-неадыму, іх агульнасць можа быць цалкам выкарыстана, і цана таксама ніжэйшая, чым у аднаэлементных прадуктаў.
Празеадымавы неадымавы сплаў(празеадым (неадым) металстаў самастойным прадуктам, які можа выкарыстоўвацца як у якасці матэрыялу для пастаянных магнітаў, так і ў якасці мадыфікуючай дабаўкі для сплаваў каляровых металаў. Актыўнасць, селектыўнасць і стабільнасць каталізатара крэкінгу нафты можна палепшыць, дадаўшы канцэнтрат празеадыму-неадыму ў малекулярнае сіта цэаліту Y. У якасці мадыфікуючай дабаўкі для пластыка, даданне празеадыму-неадыму ў політэтрафторэтылен (ПТФЭ) можа значна палепшыць зносаўстойлівасць ПТФЭ.
РэдказямельныяПастаянныя магнітныя матэрыялы сёння з'яўляюцца найбольш папулярнай вобласцю прымянення рэдказямельных элементаў. Празеадым сам па сабе не з'яўляецца выдатным матэрыялам для пастаянных магнітаў, але ён з'яўляецца выдатным сінергічным элементам, які можа палепшыць магнітныя ўласцівасці. Даданне адпаведнай колькасці празеадымію можа эфектыўна палепшыць характарыстыкі матэрыялаў з пастаяннымі магнітамі. Ён таксама можа палепшыць антыаксідантныя ўласцівасці (устойлівасць да карозіі на паветры) і механічныя ўласцівасці магнітаў, і шырока выкарыстоўваецца ў розных электронных прыладах і рухавіках.
Празеадым таксама можна выкарыстоўваць для шліфоўкі і паліроўкі матэрыялаў. Як вядома, чысты паліравальны парашок на аснове цэрыя звычайна светла-жоўтага колеру і з'яўляецца высакаякасным паліравальным матэрыялам для аптычнага шкла. Ён замяніў чырвоны парашок аксіду жалеза, які мае нізкую эфектыўнасць паліроўкі і забруджвае вытворчае асяроддзе. Было выяўлена, што празеадым валодае добрымі паліравальнымі ўласцівасцямі. Паліравальны парашок для рэдказямельных элементаў, які змяшчае празеадым, мае чырванавата-карычневы колер, таксама вядомы як «чырвоны парашок», але гэты чырвоны колер не з'яўляецца чырвоным аксідам жалеза, а з-за наяўнасці аксіду празеадымію колер паліравальнага парашка для рэдказямельных элементаў становіцца цямнейшым. Празеадым таксама выкарыстоўваецца ў якасці новага шліфавальнага матэрыялу для вырабу корундавых шліфавальных кругоў, якія змяшчаюць празеадым. У параўнанні з белым аксідам алюмінію, эфектыўнасць і даўгавечнасць могуць быць палепшаны больш чым на 30% пры шліфаванні вугляродзістай канструкцыйнай сталі, нержавеючай сталі і тэмпературнастойкіх сплаваў. Каб знізіць выдаткі, у мінулым у якасці сыравіны часта выкарыстоўваліся матэрыялы, узбагачаныя празеадымам і неадымам, адсюль і назва празеадымава-неадымавага корундавага шліфавальнага круга.
Крышталі сілікатаў, легаваныя іонамі празеадыму, выкарыстоўваліся для запаволення светлавых імпульсаў да некалькіх сотняў метраў у секунду.
Даданне аксіду празеадыму да сілікату цырконію прывядзе да ярка-жоўтага колеру, і яго можна будзе выкарыстоўваць у якасці керамічнага пігмента — празеадымавага жоўтага. Празеадымавы жоўты (Zr02-Pr6Oll-Si02) лічыцца найлепшым жоўтым керамічным пігментам, які застаецца стабільным пры тэмпературы да 1000 ℃ і можа выкарыстоўвацца для аднаразовага выкарыстання або для працэсаў перапалкі.
Празеадым таксама выкарыстоўваецца ў якасці фарбавальніка для шкла, які мае насычаныя колеры і вялікі патэнцыял для рынку. З зялёнага празеадыму можна вырабляць вырабы з яркіх колераў зялёнага лука-порея і зялёнага лука, якія можна выкарыстоўваць для вырабу зялёных фільтраў, а таксама для вырабу шкла для мастацкіх вырабаў і рамёстваў. Даданне аксіду празеадымію і аксіду цэрыя да шкла дазваляе вырабляць ахоўныя акуляры для зваркі. Сульфід празеадымію таксама можна выкарыстоўваць у якасці зялёнага фарбавальніка для пластыка.
Час публікацыі: 29 мая 2023 г.