پراسئودیمیومسومین عنصر لانتانید فراوان در جدول تناوبی عناصر شیمیایی است که فراوانی آن در پوسته زمین 9.5 ppm است که تنها کمتر از ...سریم, ایتریم,لانتانیم، واسکاندیماین پنجمین عنصر فراوان در خاک‌های کمیاب است. اما درست مانند نامش،پراسئودیمیومعضوی ساده و بی‌پیرایه از خانواده عناصر خاکی کمیاب است.
سی. اف. آئور فون ولسباخ پراسئودیمیوم را در سال ۱۸۸۵ کشف کرد.
در سال ۱۷۵۱، اکسل فردریک کرونستد، کانی‌شناس سوئدی، یک کانی سنگین در منطقه معدنی باستن آس یافت که بعدها سریت نامیده شد. سی سال بعد، ویلهلم هیزینگر پانزده ساله از خانواده‌ای که صاحب معدن بودند، نمونه‌های خود را برای کارل شیله فرستاد، اما او هیچ عنصر جدیدی کشف نکرد. در سال ۱۸۰۳، پس از اینکه سینگر آهنگر شد، به همراه جانز یاکوب برزلیوس به منطقه معدنی بازگشت و یک اکسید جدید، سیاره کوتوله سرس، را که دو سال پیش کشف کرده بودند، جدا کرد. سریا به طور مستقل توسط مارتین هاینریش کلاپروت در آلمان جدا شد.
بین سال‌های ۱۸۳۹ تا ۱۸۴۳، کارل گوستاف موساندر، جراح و شیمیدان سوئدی، کشف کرد کهاکسید سریممخلوطی از اکسیدها بود. او دو اکسید دیگر را جدا کرد که آنها را لانتانا و دیدیمیا «دیدیمیا» (به معنی «دوقلو» در یونانی) نامید. او تا حدی آن را تجزیه کردنیترات سریمنمونه را با برشته کردن آن در هوا، و سپس با اسید نیتریک رقیق واکنش دادند تا اکسید به دست آید. بنابراین فلزاتی که این اکسیدها را تشکیل می‌دهند، نامگذاری شده‌اند.لانتانیموپراسئودیمیوم.
در سال ۱۸۸۵، سی.اف. آور فون ولسباخ، اتریشی که پوشش توری لامپ بخار توریم-سریم را اختراع کرد، با موفقیت «پراسئودیمیوم نئودیمیوم»، «دوقلوهای به هم چسبیده» را جدا کرد که از آنها نمک پراسئودیمیوم سبز و نمک نئودیمیوم به رنگ صورتی جدا و به عنوان دو عنصر جدید تعیین شدند. یکی از آنها «پراسئودیمیوم» نام دارد که از کلمه یونانی prason به معنی ترکیب سبز گرفته شده است زیرا محلول آب نمک پراسئودیمیوم رنگ سبز روشن ایجاد می‌کند. عنصر دیگر «پراسئودیمیوم» نامگذاری شده است.نئودیمیم«جدایی موفقیت‌آمیز «دوقلوهای به هم چسبیده» آنها را قادر ساخت تا استعدادهای خود را به طور مستقل به نمایش بگذارند.»
فلزی به رنگ سفید نقره‌ای، نرم و انعطاف‌پذیر. پراسئودیمیوم در دمای اتاق ساختار بلوری شش ضلعی دارد. مقاومت در برابر خوردگی در هوا از لانتانیم، سریم، نئودیمیوم و یوروپیوم قوی‌تر است، اما هنگامی که در معرض هوا قرار می‌گیرد، لایه‌ای از اکسید سیاه شکننده تولید می‌شود و یک نمونه فلزی پراسئودیمیوم به اندازه یک سانتی‌متر در حدود یک سال کاملاً خورده می‌شود.
مثل بیشترعناصر خاکی کمیاب، پراسئودیمیوم به احتمال زیاد حالت اکسیداسیون a+3 را تشکیل می‌دهد که تنها حالت پایدار آن در محلول‌های آبی است. پراسئودیمیوم در برخی از ترکیبات جامد شناخته شده در حالت اکسیداسیون a+4 وجود دارد و در شرایط جداسازی ماتریس، می‌تواند به حالت اکسیداسیون منحصر به فرد +5 در بین عناصر لانتانید برسد.
یون پراسئودیمیوم آبی، رنگ سبز روشن دارد و بسیاری از کاربردهای صنعتی پراسئودیمیوم شامل توانایی آن در فیلتر کردن نور زرد در منابع نوری است.
طرح الکترونیکی پراسئودیمیوم
انتشار الکترونیکی:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f3
۵۹ الکترون پراسئودیمیوم به صورت [Xe] 4f36s2 مرتب شده‌اند. از لحاظ تئوری، هر پنج الکترون بیرونی می‌توانند به عنوان الکترون ظرفیت استفاده شوند، اما استفاده از هر پنج الکترون بیرونی نیاز به شرایط بسیار سختی دارد. به طور کلی، پراسئودیمیوم فقط سه یا چهار الکترون در ترکیبات خود ساطع می‌کند. پراسئودیمیوم اولین عنصر لانتانید با پیکربندی الکترونیکی است که با اصل آفبا مطابقت دارد. اوربیتال ۴f آن سطح انرژی پایین‌تری نسبت به اوربیتال ۵d دارد که برای لانتانیم و سریم قابل استفاده نیست، زیرا انقباض ناگهانی اوربیتال ۴f تا بعد از لانتانیم رخ نمی‌دهد و برای جلوگیری از اشغال پوسته ۵d در سریم کافی نیست. با این وجود، پراسئودیمیوم جامد پیکربندی [Xe] 4f25d16s2 را نشان می‌دهد، که در آن یک الکترون در پوسته ۵d شبیه تمام عناصر لانتانید سه ظرفیتی دیگر است (به جز یوروپیوم و ایتربیم که در حالت‌های فلزی دو ظرفیتی هستند).
مانند اکثر عناصر لانتانید، پراسئودیمیوم معمولاً تنها از سه الکترون به عنوان الکترون ظرفیت استفاده می‌کند و الکترون‌های باقیمانده 4f اثر اتصال قوی دارند: این به این دلیل است که مدار 4f از هسته زنون بی‌اثر الکترون عبور می‌کند تا به هسته برسد، و پس از آن 5d و 6s قرار دارند و با افزایش بار یونی افزایش می‌یابند. با این حال، پراسئودیمیوم هنوز هم می‌تواند به از دست دادن الکترون چهارم و حتی گاهی اوقات الکترون پنجم ظرفیت ادامه دهد، زیرا این الکترون در سیستم لانتانیدها خیلی زود ظاهر می‌شود، جایی که بار هسته‌ای هنوز به اندازه کافی کم است و انرژی زیرلایه 4f به اندازه کافی زیاد است که امکان حذف الکترون ظرفیت بیشتری را فراهم کند.
پراسئودیمیوم و تمام عناصر لانتانیدی (به جزلانتانیم, ایتربیمولوتیتیم، هیچ الکترون جفت نشده 4f وجود ندارد) در دمای اتاق پارامغناطیس هستند. برخلاف سایر فلزات خاکی کمیاب که در دماهای پایین نظم آنتی فرومغناطیسی یا فرومغناطیسی از خود نشان می‌دهند، پراسئودیمیوم در تمام دماهای بالاتر از 1 کلوین پارامغناطیس است.
کاربرد پراسئودیمیوم
پراسئودیمیوم عمدتاً به شکل مخلوطی از عناصر کمیاب خاکی، مانند عامل تصفیه و اصلاح‌کننده مواد فلزی، کاتالیزورهای شیمیایی، عناصر کمیاب کشاورزی و غیره، مورد استفاده قرار می‌گیرد.پراسئودیمیوم نئودیمیومجفت عناصر خاکی کمیاب، شبیه‌ترین و دشوارترین جفت برای جداسازی است که جداسازی آن با روش‌های شیمیایی دشوار است. در تولید صنعتی معمولاً از روش‌های استخراج و تبادل یونی استفاده می‌شود. اگر آنها به صورت جفت به شکل نئودیمیم پراسئودیمیوم غنی‌شده استفاده شوند، می‌توان از اشتراک آنها به طور کامل استفاده کرد و قیمت آن نیز ارزان‌تر از محصولات تک عنصری است.
آلیاژ پراسئودیمیوم نئودیمیوم(فلز پراسئودیمیوم نئودیمیوم)به یک محصول مستقل تبدیل شده است که می‌تواند هم به عنوان ماده آهنربای دائمی و هم به عنوان افزودنی اصلاح‌کننده برای آلیاژهای فلزات غیرآهنی مورد استفاده قرار گیرد. فعالیت، گزینش‌پذیری و پایداری کاتالیزور کراکینگ نفت را می‌توان با افزودن کنسانتره پراسئودیمیوم نئودیمیوم به غربال مولکولی زئولیت Y بهبود بخشید. به عنوان یک افزودنی اصلاح‌کننده پلاستیک، افزودن غنی‌سازی پراسئودیمیوم نئودیمیوم به پلی تترافلوئورواتیلن (PTFE) می‌تواند مقاومت سایشی PTFE را به طور قابل توجهی بهبود بخشد.
عناصر خاکی کمیابمواد آهنربای دائمی امروزه محبوب‌ترین زمینه کاربردهای عناصر خاکی کمیاب هستند. پراسئودیمیوم به تنهایی به عنوان یک ماده آهنربای دائمی برجسته نیست، اما یک عنصر هم‌افزایی عالی است که می‌تواند خواص مغناطیسی را بهبود بخشد. افزودن مقدار مناسبی از پراسئودیمیوم می‌تواند به طور مؤثر عملکرد مواد آهنربای دائمی را بهبود بخشد. همچنین می‌تواند عملکرد آنتی‌اکسیدانی (مقاومت در برابر خوردگی هوا) و خواص مکانیکی آهنرباها را بهبود بخشد و به طور گسترده در دستگاه‌ها و موتورهای الکترونیکی مختلف مورد استفاده قرار گرفته است.
پراسئودیمیوم همچنین می‌تواند برای سنگ‌زنی و صیقل دادن مواد استفاده شود. همانطور که همه ما می‌دانیم، پودر صیقل‌دهنده بر پایه سریم خالص معمولاً زرد روشن است که یک ماده صیقل‌دهنده با کیفیت بالا برای شیشه نوری است و جایگزین پودر قرمز اکسید آهن شده است که راندمان صیقل‌دهی پایینی دارد و محیط تولید را آلوده می‌کند. مردم دریافته‌اند که پراسئودیمیوم خواص صیقل‌دهی خوبی دارد. پودر صیقل‌دهنده عناصر خاکی کمیاب حاوی پراسئودیمیوم به رنگ قهوه‌ای مایل به قرمز ظاهر می‌شود که به عنوان "پودر قرمز" نیز شناخته می‌شود، اما این رنگ قرمز، قرمز اکسید آهن نیست، بلکه به دلیل وجود اکسید پراسئودیمیوم، رنگ پودر صیقل‌دهنده عناصر خاکی کمیاب تیره‌تر می‌شود. پراسئودیمیوم همچنین به عنوان یک ماده ساینده جدید برای ساخت چرخ‌های سنگ‌زنی کوراندوم حاوی پراسئودیمیوم استفاده شده است. در مقایسه با آلومینای سفید، هنگام سنگ‌زنی فولاد ساختاری کربنی، فولاد ضد زنگ و آلیاژهای با دمای بالا، می‌توان راندمان و دوام را بیش از 30٪ بهبود بخشید. به منظور کاهش هزینه‌ها، در گذشته اغلب از مواد غنی‌شده با پراسئودیمیوم نئودیمیوم به عنوان مواد اولیه استفاده می‌شد، از این رو نام چرخ سنگ‌زنی پراسئودیمیوم نئودیمیوم کوراندوم را به خود گرفته است.
بلورهای سیلیکات آلاییده شده با یون‌های پراسئودیمیوم برای کاهش سرعت پالس‌های نوری تا چند صد متر در ثانیه استفاده شده‌اند.
افزودن اکسید پراسئودیمیوم به سیلیکات زیرکونیوم، رنگ آن را به زرد روشن تبدیل می‌کند و می‌تواند به عنوان یک رنگدانه سرامیکی - زرد پراسئودیمیوم - مورد استفاده قرار گیرد. زرد پراسئودیمیوم (ZrO2-Pr6Oll-SiO2) بهترین رنگدانه سرامیکی زرد محسوب می‌شود که تا دمای 1000 درجه سانتیگراد پایدار می‌ماند و می‌تواند برای فرآیندهای یکبار مصرف یا سوختن مجدد استفاده شود.
پراسئودیمیوم همچنین به عنوان رنگ‌دهنده شیشه با رنگ‌های غنی و پتانسیل بازار بالا استفاده می‌شود. محصولات شیشه‌ای سبز پراسئودیمیوم با رنگ‌های سبز تره فرنگی روشن و سبز پیازچه‌ای قابل تولید هستند که می‌توانند برای تولید فیلترهای سبز و همچنین برای شیشه‌های هنری و صنایع دستی استفاده شوند. افزودن اکسید پراسئودیمیوم و اکسید سریم به شیشه می‌تواند به عنوان عینک ایمنی برای جوشکاری استفاده شود. سولفید پراسئودیمیوم همچنین می‌تواند به عنوان رنگ‌دهنده پلاستیک سبز استفاده شود.
زمان ارسال: ۲۹ مه ۲۰۲۳