Praseodimioes el tercer elemento lantánido más abundante en la tabla periódica de elementos químicos, con una abundancia de 9,5 ppm en la corteza, sólo inferior acerio, itrio,lantano, yescandioEs el quinto elemento más abundante en las tierras raras. Pero, tal como su nombre indica,praseodimioEs un miembro simple y sin adornos de la familia de las tierras raras.
CF Auer Von Welsbach descubrió el praseodimio en 1885.
En 1751, el mineralogista sueco Axel Fredrik Cronstedt encontró un mineral pesado en la zona minera de Bastnäs, que posteriormente se denominó cerita. Treinta años después, Vilhelm Hisinger, de quince años, miembro de la familia propietaria de la mina, envió sus muestras a Carl Scheele, pero no descubrió ningún elemento nuevo. En 1803, después de que Singer se convirtiera en herrero, regresó a la zona minera con Jöns Jacob Berzelius y separó un nuevo óxido: el planeta enano Ceres, descubierto dos años antes. La ceria fue separada de forma independiente por Martin Heinrich Klaproth en Alemania.
Entre 1839 y 1843, el cirujano y químico sueco Carl Gustaf Mosander descubrió queóxido de cerioEra una mezcla de óxidos. Separó otros dos óxidos, a los que llamó lantana y didymia (que significa "gemelos" en griego). Descompuso parcialmente el...nitrato de cerioSe obtiene la muestra tostándola al aire y luego tratándola con ácido nítrico diluido para obtener el óxido. Por lo tanto, los metales que forman estos óxidos se denominanlantanoypraseodimio.
En 1885, CF Auer Von Welsbach, el austriaco que inventó la cubierta de gasa para lámparas de vapor de torio y cerio, separó con éxito el "praseodimio neodimio", los "gemelos unidos", de los cuales se separaron la sal de praseodimio verde y la sal de neodimio rosa, y se determinó que eran dos nuevos elementos. Uno se llama "praseodimio", que proviene del griego prason, que significa compuesto verde, ya que una solución de agua con sal de praseodimio presenta un color verde brillante; el otro elemento se llama "NeodimioLa exitosa separación de las siamesas les permitió mostrar sus talentos de forma independiente.
Metal blanco plateado, blando y dúctil. El praseodimio presenta una estructura cristalina hexagonal a temperatura ambiente. Su resistencia a la corrosión en el aire es mayor que la del lantano, el cerio, el neodimio y el europio; sin embargo, al exponerse al aire, se produce una frágil capa de óxido negro, y una muestra de praseodimio de un centímetro de diámetro se corroe por completo en aproximadamente un año.
Como la mayoríaelementos de tierras rarasEl praseodimio tiene mayor probabilidad de formar un estado de oxidación +3, su único estado estable en soluciones acuosas. El praseodimio existe en un estado de oxidación +4 en algunos compuestos sólidos conocidos y, en condiciones de separación de la matriz, puede alcanzar un estado de oxidación +5, único entre los lantánidos.
El ion praseodimio acuoso es de color chartreuse y muchos usos industriales del praseodimio involucran su capacidad para filtrar la luz amarilla en fuentes de luz.
Disposición electrónica de praseodimio
Emisiones electrónicas:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f3
Los 59 electrones del praseodimio están dispuestos como [Xe] 4f36s2. Teóricamente, los cinco electrones externos pueden usarse como electrones de valencia, pero el uso de los cinco electrones externos requiere condiciones extremas. Generalmente, el praseodimio solo emite tres o cuatro electrones en sus compuestos. El praseodimio es el primer elemento lantánido con una configuración electrónica que se ajusta al principio de Aufbau. Su orbital 4f tiene niveles de energía más bajos que el orbital 5d, lo cual no es aplicable al lantano y al cerio, ya que la contracción repentina del orbital 4f no ocurre hasta después del lantano y no es suficiente para evitar ocupar la capa 5d en el cerio. Sin embargo, el praseodimio sólido exhibe una configuración [Xe] 4f25d16s2, donde un electrón en la capa 5d se asemeja a todos los demás elementos lantánidos trivalentes (excepto al europio y al iterbio, que son divalentes en estados metálicos).
Como la mayoría de los lantánidos, el praseodimio suele utilizar solo tres electrones como electrón de valencia, y los electrones 4f restantes tienen un fuerte efecto de enlace: esto se debe a que la órbita 4f atraviesa el núcleo inerte de xenón del electrón para alcanzar el núcleo, seguida de 5d y 6s, y aumenta con el aumento de la carga iónica. Sin embargo, el praseodimio puede seguir perdiendo el cuarto, e incluso ocasionalmente el quinto, electrón de valencia, debido a que aparece muy temprano en el sistema lantánido, donde la carga nuclear aún es lo suficientemente baja y la energía de la subcapa 4f es lo suficientemente alta como para permitir la eliminación de más electrones de valencia.
Praseodimio y todos los elementos lantánidos (exceptolantano, iterbioylutecio, no hay electrones 4f desapareados) son paramagnéticos a temperatura ambiente. A diferencia de otros metales de tierras raras que presentan ordenamiento antiferromagnético o ferromagnético a bajas temperaturas, el praseodimio es paramagnético a todas las temperaturas superiores a 1 K.
Aplicación del praseodimio
El praseodimio se utiliza principalmente en forma de tierras raras mixtas, como agente purificador y modificador de materiales metálicos, catalizadores químicos, tierras raras agrícolas, etc.Neodimio de praseodimioEs el par de tierras raras más similar y difícil de separar, y su separación química es compleja. La producción industrial suele emplear métodos de extracción e intercambio iónico. Si se utilizan en pares en forma de praseodimio-neodimio enriquecido, se aprovecha al máximo su carácter común y su precio es menor que el de los productos de un solo elemento.
Aleación de neodimio y praseodimio(praseodimio (neodimio metálico)Se ha convertido en un producto independiente, que puede utilizarse tanto como material de imán permanente como aditivo de modificación para aleaciones de metales no ferrosos. La actividad, la selectividad y la estabilidad del catalizador de craqueo de petróleo pueden mejorarse añadiendo concentrado de praseodimio-neodimio al tamiz molecular de zeolita Y. Como aditivo de modificación de plásticos, añadir praseodimio-neodimio enriquecido al politetrafluoroetileno (PTFE) puede mejorar significativamente la resistencia al desgaste del PTFE.
Tierras rarasLos materiales de imanes permanentes son el campo de aplicación más popular de tierras raras en la actualidad. El praseodimio por sí solo no destaca como material de imán permanente, pero sí es un excelente elemento sinérgico que puede mejorar las propiedades magnéticas. Añadir una cantidad adecuada de praseodimio puede mejorar eficazmente el rendimiento de los materiales de imanes permanentes. También puede mejorar el rendimiento antioxidante (resistencia a la corrosión por aire) y las propiedades mecánicas de los imanes, y se ha utilizado ampliamente en diversos dispositivos electrónicos y motores.
El praseodimio también se puede utilizar para el esmerilado y pulido de materiales. Como es sabido, el polvo de pulido a base de cerio puro, generalmente de color amarillo claro, es un material de pulido de alta calidad para vidrio óptico y ha sustituido al polvo rojo de óxido de hierro, cuya baja eficiencia de pulido y la contaminación del entorno de producción son considerables. Se ha comprobado que el praseodimio posee buenas propiedades de pulido. El polvo de pulido de tierras raras que contiene praseodimio presenta un color marrón rojizo, también conocido como "polvo rojo", pero este color rojo no es el rojo del óxido de hierro, sino que, debido a la presencia de óxido de praseodimio, el polvo de pulido de tierras raras se oscurece. El praseodimio también se ha utilizado como un nuevo material de esmerilado para fabricar muelas de corindón que contienen praseodimio. En comparación con la alúmina blanca, la eficiencia y la durabilidad pueden mejorarse en más de un 30 % al esmerilar acero estructural al carbono, acero inoxidable y aleaciones de alta temperatura. Para reducir costes, en el pasado se utilizaban a menudo materiales enriquecidos con praseodimio y neodimio como materia prima, de ahí el nombre de muela de corindón de praseodimio y neodimio.
Se han utilizado cristales de silicato dopados con iones de praseodimio para reducir la velocidad de los pulsos de luz a varios cientos de metros por segundo.
La adición de óxido de praseodimio al silicato de circonio le otorga un color amarillo brillante y puede utilizarse como pigmento cerámico: amarillo de praseodimio. El amarillo de praseodimio (Zr0₂-Pr₆O₁₂-Si0₂) se considera el mejor pigmento cerámico amarillo, ya que se mantiene estable hasta 1000 °C y puede utilizarse en procesos de combustión única o de recalentamiento.
El praseodimio también se utiliza como colorante de vidrio, con colores intensos y un gran mercado potencial. Se pueden producir productos de vidrio verde de praseodimio con brillantes tonos verde puerro y verde cebollino, que se utilizan para fabricar filtros verdes y también para vidrio artesanal. La adición de óxido de praseodimio y óxido de cerio al vidrio permite su uso en gafas protectoras para soldar. El sulfuro de praseodimio también se puede utilizar como colorante verde para plásticos.
Hora de publicación: 29 de mayo de 2023