празеодим что это такое

Празеодим: факты и фактики

Встречается ли празеодим в сво­бодном виде?
В свободном виде в природе празеодим не встречается, поскольку медленно окисляется на воз­духе с формированием хлопьев рыхлого оксида Рr ₆ O ₁₁ черного цвета. Глядя на эту формулу, нетрудно заметить, что ва­лентность металла в соединении стран­ная, больше трех, но меньше четырех. Считается, что это не индивидуальное соединение. Подвижность электронов у него высокая, что играет важную роль при создании катализаторов, датчиков и электронных компонентов. И в то же время он отнюдь не проводник, а хоро­ший изолятор.

Где сегодня применяют этот металл?
У празеодима, как и у родственных ему лантанидов, есть два достоинства, став­шие причиной его использования. Это способность к сильной люминесценции за счет перехода электронов между f — и d — подуровнями, которые дают, в частности, поглощение и излучение в ультрафиолетовой области спектра, а также высокий диамагнетизм.
Содержащее празеодим стекло идет на изготовление очков, защищающих от ультрафиолета глаза сварщиков и плавщиков стёкла. При этом стекло с оксидом празеодима практически бесцветно, хотя в большом объеме имеет зеленоватый цвет. Свое место нашел этот элемент и в производстве ярко-желтых пигментов для керамики.
В магнитожесткие сплавы системы неодим—железо—бор — именно из них делают, в частности, сердечники гене­раторов ветряков — празеодим входит, как правило, в качестве добавки к брату. Ведь неодим в природе встречается го­раздо чаще — у лантаноидов есть спец­ифическое правило четности: содержа­ние элементов с четными номерами в несколько раз больше, чем с нечетными. Впрочем, разрабатывают и магнитные сплавы только с празеодимом, а еще он значительно повышает прочность и твердость магниевых, алюминиевых и титановых сплавов. Однако в XXI веке празеодим может приобрести новые профессии. Вот несколько примеров.

Как празеодим применить в элек­тротехнике?
Суперконденсаторы считают незаменимыми устройствами для электромобилей, для энергетиче­ских систем будущего, которые будут основаны на ветре и солнечном свете, в общем везде, где возникают пиковые нагрузки, которые надо сглаживать. Суперконденсатор способен быстро отдавать накопленное электричество и это продлевает в разы срок жизни аккумуляторов, которые хорошо себя чувствуют при постоянной нагрузки. Для создания суперконденсатора тре­буются электроды с большой удельной поверхностью. Сейчас их делают из пористого углерода, однако возможен и другой подход — наночастицы про­водящего полимера. Именно такие частицы, с ядром из оксида празеоди­ма и внешним слоем из полипиррола, получили в 2011 году. Прово­димость электрода из таких частиц, нанесенных на никелевую губку, была в полтора раза больше, чем у чистого полипиррола, и способность к нако­плению электричества значительно меньше менялась после многих циклов заряда-разрядки.

Пытаются пристроить празеодим и в топливные элементы. Так, в их разновидности с твердым электролитом, работающей при 600 о С, применяют катод из сплава на основе церия и лантана. Его замена на никелит празеодима показала: сопротивление катода можно уменьшить в десять раз, что благоприятно скажется на судьбе такого элемента.

Какие наноустройства можно сде­лать из празеодима?
Нанотехнологи хотят воспользоваться способностью празеодима излучать ультрафиолет. Для этого нужно сначала в несколько шагов переместить электрон с f-подуровня на вышележащий d-подуровень, а затем обеспечить его спуск. Наверх электрон загоняют светом оранжевого лазера, при падении он дает ультрафиолет. Если имплантировать отдельные ионы празеодима в нанокристалл иттрий-алюминиевого граната, то получится компактный излучатель ультрафиолета. При определенном искусстве можно сделать даже одноатомный излучатель. Для этого, правда, нужно тщательно очистить сам гранат — вместе с иттрием туда попадает немало атомов празео­дима. Такой излучатель, особенно если имплантированные атомы разместить в виде узора, например сетки, пригодит­ся и для производства наноструктур, и для работы с живым материалом. В первом случае на такой кристалл на­носят слой фоторезиста, освещают лазером, тот вызывает свечение атомов празеодима, и вокруг каждого из них фоторезист полимеризуется в виде полусферы. Во втором случае бактерии, нанесенные на поверхность кристалла, погибают при оранжевом, безвредном для человека, облучении — такой из­лучатель пригодится и для медиков, и для биологов.

Флюоресценция с использованием f-электронов дает возможность созда­вать и светящиеся зонды для исследо­вания крупных молекул, например ДНК. Дело в том, что внешнее поле сильно влияет на геометрию электронных об­лаков, а стало быть, и на параметры свечения. Чтобы этим воспользовать­ся, ион празеодима прикрепляют к какой-то малой органической молекуле. Когда она присоединится к ДНК, ион изменит характер своего свечения и, глядя на него, исследователь сможет узнать, как осуществляется эта связь.
Еще одна перспективная область для празеодима — квантовые ком­пьютеры. Его ядро обладает спином, направление которого можно менять с помощью излучения. В этом состоянии ядро празеодима может пребывать долго, десятки секунд. Узнать же о направлении ядерного спина можно, изучая кванты света, испущенные этим атомом при флюоресценции. Более того, можно организовать взаимодействие празеодимовых кубитов, даже если они расположены на расстоянии в десятки нанометров друг от друга, что подсказывает интересные идеи для разработки твердотельного квантового компьютера.
А.Мотыляев
Источник: himlife.com

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Источник

Празеодим (Pr) Praseodimium

Быстрый поиск по тексту

Металл Празеодим

Празеодим и неодим являются двумя взаимосвязанными элементами, даже история их открытия тестон связана между собой. История их открытия достаточно непростая, поскольку эти два элемента являются составными частями различных земель. Всё началось с того, что в 1841 году учёным по имени Мозандер, была разделена лантановая земля. В ходе разбиения получились две новые земли, одной из которых стал Дидим. После того, как в 1879 году Лекок Де Буабодран разделил эту землю на ещё несколько элементов, ими и были Празеодим и Неодим. Празеодим имеет зеленоватый оттенок, именно поэтому он был назван от греческого языка Празео, что в переводе означает светло-зелёный, а своё окончание он получил от наименования материала Дидим.

Празеодим является достаточно редким материалом, исходя их этого его конечная стоимость на Российском рынке составляет около 360 долларов за 1 килограмм. По сравнению с другими редкоземельными металлами, он достаточно дорогой.

Химические свойства Празеодима

Химические свойства всех редкоземельных металлов достаточно похожи друг на друга, в этом плане не отличился и Празеодим. Когда Празеодим соприкасается с молекулами кислорода, начинается процесс медленного окисления. Однако скорость окисления достаточно мала, до полного покрытия окислившейся плёнкой, ему необходимо находится на открытом воздухе порядка недели. Празеодим лишь поверхностно покрывается окислившейся плёнкой, в этом процессе никак не изменяется и не разрушается кристаллическая решётка самого металла.

При нагревании до определённой температуры, данный материал мгновенно возгорается, что приводит к образованию оксида Празеодима – Pr6O11. Даже в промышленности иногда используют такой способ добычи оксида данного вещества. При помощи Празеодима можно получать соли группы Pr3+. Соли получаются в ходе реакции оксида Празеодима с минеральными кислотами разного типа. Помимо взаимодействия с минеральными кислотами, Празеодим также реагирует с различными галогенами. Процесс реакции с галогенами возможен только при небольшом нагреве Празеодима до того состояния, как он перейдёт в оксид Празеодима. На данный момент, учёные способны добыть порядка 11 различных радиоизотопов данного элемента, однако данные радиоизотопы искусственные и недолговечные.

Физические свойства

Празеодим обладает блестящим светло-серым цветом. По основным характеристикам, Празеодим достаточно тугоплавкий материал, который обладает высокой плотностью среди всех редкоземельных металлов. Его плотность составляется порядка 475 дм3 на килограмм. Данный металл достаточно ковкий и гибкий, при разогреве до определённой температуры по Цельсию он отлично поддаётся механической и физической обработке. Данный материал обладает достаточно высокой температурой внутреннего кипения, она одна из самых больших среди всех редкоземельных металлов, температура составляет порядка 3512 градусов Цельсия. За счёт своей тягучести и способности к долгому вытягиванию, данный материал очень часто используется в металлургии и других видах промышленности.

Основные варианты применения Празеодима:

Помимо этого, данный материал используется ещё в десятке областей. Чаще всего он является элементом сплава, для увеличения его ковкости, тягучести и повышения температуры кипения.

Добыча Празеодима

К сожалению, данный материал в чистом виде встречается достаточно редко. Его настолько мало в природе, что выделают всего несколько мест его скопления. Фактически все места его залежей находятся на территории Китая, де он и добывается в промышленных масштабах. Празеодим является составной частью другого редкоземельного материала – Дидима, что усложняет его добычу и поиск новых месторождений. Чаще всего данный материал искусственно синтезируется в лабораториях, что оказывает огромное влияние на конечное ценообразование данного вещества.

Как уже упоминалось, самые большие месторождения находятся на территории Китая. Также некоторые месторождения в малых количествах были найдены на территории США. На территории США он добывается в количестве 5% от общего уровня добычи, остальные 95% приходят на Китай. В принципе, Китай является основным поставщиком редкоземельных материалов всех видов.

Искусственный синтез Празеодима

Искусственный синтез данного химического элемента осуществляется в специализированных лабораториях при особых условиях. В качестве основной технологией производства металлического вещества Празеодима, используется кристаллизация дробного типа. Специальными условиями для проведения данной реакции является насыщение сырья специальными растворами солей группы РЗМ. Данная технология достаточно сложная, именно по этой причине в мире существует всего несколько крупных лабораторий по его промышленному производству. Самые крупным производителем данного вещества является Китай. Объёмы промышленного производства данного материала только на территории Китая составляет порядка 170 тысяч тонн. При этом, во всём мире производится порядка 220 тысяч тонн данного вещества.

Источник

Празеодим

Празеоди́м/Praseodymium (Pr), 59

Празеоди́м — химический элемент из группы лантаноидов, серебристый металл.

Содержание

История

Празеодим был открыт в 1885 году австрийским химиком К. Ауэром фон Вельсбахом. Он установил, что обнаруженный в 1839 году шведским химиком Карлом Мосандером элемент дидим является смесью двух элементов с близкими физическими и химическими свойствами, которым он дал названия неодим и празеодим.

Происхождение названия

От греч. πράσιος — «светло-зелёный» и греч. δίδυμος — «близнец». Такому названию он обязан цвету его солей.

Нахождение в природе

Получение

Празеодим получают в смеси с другими редкоземельными элементами. При экстракционном и хроматографическом разделении и дробной кристаллизации празеодим концентрируется вместе с лёгкими лантаноидами и отделяется вместе с неодимом. Далее празеодим отделяют от неодима и переводят в чистый металл металлотермически или электролизом при 850 o C.

Цены на празеодим примерно соответствуют ценам на неодим и составляют в среднем около 170 долларов за килограмм. [источник не указан 406 дней]

Применение

Ионы празеодима используются для возбуждения лазерного излучения с длиной волны 1,05 мкм (инфракрасное излучение). Фторид празеодима используется как лазерный материал. Оксид празеодима используется для варки стекла, которому его прибавление придаёт бледно-зелёную окраску.

Монотеллурид празеодима применяется в небольших (пока) количествах для регулировки свойств (ЭДС, сопротивления, прочности) у некоторых термоэлектрических сплавов на основе редких земель (коэффициент термо-ЭДС 52—55 мкВ/К).

Сплавы празеодима с германием и кремнием используются как сверхпроводящие материалы. Празеодим применяется для производства магнитных сердечников и повышения эффективности катодов (электровакуумная техника).

Празеодим является компонентом мишметалла, легирующей добавкой к стали. Входит в состав магниевых сплавов с кобальтом и никелем.

Примечания

Ссылки

Электрохимический ряд активности металлов

Полезное Смотреть что такое «Празеодим» в других словарях: ПРАЗЕОДИМ — (символ Рr), серебристо желтый химический элемент, металл, относится к ЛАНТАНОИДАМ. Был впервые получен в 1885 г. Его основными рудами являются монацит и бастнезит. Празеодим является мягким, ковким и поддающимся обработке металлом. Используется… … Научно-технический энциклопедический словарь ПРАЗЕОДИМ — (Praseodymium), Pr, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 59, атомная масса 140,9077; относится к редкоземельным элементам; металл. Открыт австрийским химиком К. Ауэр фон Вельсбахом в 1885 … Современная энциклопедия Празеодим — Рr (от греч. prasios светло зелёный и didymos двойник * a. praseodymium; н. Praseodym; ф. praseodume; и. praseodimio), хим. элемент III группы периодич. системы Менделеева, относится к лантаноидам, ат.н. 59, ат. м. 140,9077. В природе… … Геологическая энциклопедия ПРАЗЕОДИМ — (Praseodymium), Рr, хим. элемент III группы периодич. системы элементов, ат. номер 59, ат. масса 140,9077, относится к лантаноидам. В природе представлен 141 Рr. Электронная конфигурация внеш. оболочек Энергия последоват. ионизации 5,42; 10,55;… … Физическая энциклопедия празеодим — сущ., кол во синонимов: 4 • лантаноид (15) • металл (86) • празеодимий (1) • … Словарь синонимов Празеодим — (Praseodymium), Pr, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 59, атомная масса 140,9077; относится к редкоземельным элементам; металл. Открыт австрийским химиком К. Ауэр фон Вельсбахом в 1885. … Иллюстрированный энциклопедический словарь празеодим — (лат. Praseodymium), химический элемент III группы периодической системы; относится к лантаноидам. Металл, плотность 6,475 г/см3, tпл 932°C. Легирующая добавка к стали, сплавам цветных металлов, магнитным сплавам. * * * ПРАЗЕОДИМ ПРАЗЕОДИМ (лат.… … Энциклопедический словарь ПРАЗЕОДИМ — (лат. Praseodymium), хим. элемент III гр. периодич. системы; относится к лантаноидам. Металл, плота. 6,475 г/см3, tnл 932 оС. Легирующая добавка к стали, сплавам цв. металлов, магн. сплавам … Естествознание. Энциклопедический словарь Источник Празеодим, свойства атома, химические и физические свойства Празеодим, свойства атома, химические и физические свойства. 140,90765(2) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f 3 5s 2 5p 6 6s 2 Празеодим — элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 59. Расположен в 3-й группе (по старой классификации — побочной подгруппе третьей группы), шестом периоде периодической системы. Относится к группе лантаноидов. Атом и молекула празеодима. Формула празеодима. Строение атома празеодима: Празеодим – металл. Относится к редкоземельным элементам, а также к группе переходных металлов и к лантаноидам. Празеодим обозначается символом Pr. Как простое вещество празеодим при нормальных условиях представляет собой вязкий, ковкий металл серебристо-белого цвета. Молекула празеодима одноатомна. Химическая формула празеодима Pr. Строение атома празеодима. Атом празеодима состоит из положительно заряженного ядра (+59), вокруг которого по шести оболочкам движутся 59 электронов. При этом 57 электронов находятся на внутреннем уровне, а 2 электрона – на внешнем. Поскольку празеодим расположен в шестом периоде, оболочек всего шесть. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая и пятая – внутренние оболочки представлены s- и р-орбиталями. Третья – внутренняя оболочка представлена s-, р- и d-орбиталями. Четвертая – внутренняя оболочка представлены s-, р-, d- и f-орбиталями. Шестая – внешняя оболочка представлена s-орбиталью. На внутреннем энергетическом уровне атома празеодима на 4f-орбитали находятся три неспаренных электрона. На внешнем энергетическом уровне атома празеодима на 6s-орбитали находятся два спаренных электрона. В свою очередь ядро атома празеодима состоит из 59 протонов и 82 нейтронов. Празеодим относится к элементам f-семейства. Радиус атома празеодима (вычисленный) составляет 247 пм. Атомная масса атома празеодима составляет 140,90765(2) а. е. м. Содержание празеодима в земной коре составляет 0,00086 %, в морской воде и океане – 6,0×10 –11 %. Изотопы и модификации празеодима: Свойства празеодима (таблица): температура, плотность, давление и пр.: 100 Общие сведения 101 Название Празеодим 102 Прежнее название 103 Латинское название Praseodymium 104 Английское название Praseodymium 105 Символ Pr 106 Атомный номер (номер в таблице) 59 107 Тип Металл 108 Группа Лантаноид. Переходный, редкоземельный металл 109 Открыт Карл Ауэр фон Вельсбах, Австрия, 1885 г. 110 Год открытия 1885 г. 111 Внешний вид и пр. Вязкий, ковкий металл серебристо-белого цвета 112 Происхождение Природный материал 113 Модификации 114 Аллотропные модификации 2 аллотропные модификации: – α-празеодим с двойной гексагональной плотноупакованной кристаллической решёткой, 204 Радиус атома (вычисленный) 247 пм 205 Эмпирический радиус атома* 185 пм 206 Ковалентный радиус* 203 пм 207 Радиус иона (кристаллический) Pr 3+ 6,50 г/см 3 (при температуре плавления 935 °C и иных стандартных условиях , состояние вещества – жидкость) 402 Температура плавления* 935 °C (1208 K, 1715 °F) 403 Температура кипения* 3130 °C (3403 K, 5666 °F) 404 Температура сублимации 405 Температура разложения 406 Температура самовоспламенения смеси газа с воздухом 407 Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл)* 6,89 кДж/моль 408 Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип)* 331 кДж/моль 409 Удельная теплоемкость при постоянном давлении 410 Молярная теплоёмкость* 27,20 Дж/(K·моль) 411 Молярный объём 20,8 см³/моль 412 Теплопроводность 12,5 Вт/(м·К) (при стандартных условиях ), 12,5 Вт/(м·К) (при 300 K) 500 Кристаллическая решётка 511 Кристаллическая решётка #1 α-празеодим 512 Структура решётки Двойная гексагональная плотноупакованная 513 Параметры решётки a = 3,673 Å, c = 11,84 Å 514 Отношение c/a 3,22 515 Температура Дебая 516 Название пространственной группы симметрии P63/mmc 517 Номер пространственной группы симметрии 194 900 Дополнительные сведения 901 Номер CAS 7440-10-0 205* Эмпирический радиус атома празеодима согласно [1] и [3] составляет 182 пм. 206* Ковалентный радиус празеодима согласно [1] и [3] составляет 203±7 пм и 165 пм соответственно. 401* Плотность празеодима согласно [3] составляет 6,773 г/см 3 (при 0 °C и иных стандартных условиях , состояние вещества – твердое тело). 402* Температура плавления празеодима согласно [3] и [4] составляет 930,85 °C (1204 K, 1707,53 °F) и 932 °C (1205,15 K, 1709,6 °F) соответственно. 403* Температура кипения празеодима согласно [3] и [4] составляет 3511,85 °C (3785 K, 6353,33 °F) и 3510 °C (3783,15 K, 6350 °F) соответственно. 407* Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл) празеодима согласно [3] и [4] составляет 11,3 кДж/моль и 6,9 кДж/моль соответственно. 408* Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип) празеодима [4] составляет 297 кДж/моль. 410* Молярная теплоёмкость празеодима согласно [3] составляет 27,44 Дж/(K·моль). Источник ← праздный интерес это что значит празиолит что это такое → Вам также понравится Типирование уреаплазмы что это 21.05.202227.05.2022 admin 0 100 1000base x sfp что это 15.05.202215.05.2022 admin 0 Таблетки нольпаза для чего применяются 21.05.202225.05.2022 admin 0 Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сохранить моё имя, email и адрес сайта в этом браузере для последующих моих комментариев.