プラセオジムランタニド元素は化学元素周期表で3番目に豊富な元素であり、地殻中の含有量は9.5 ppmで、セリウム, イットリウム,ランタン、 そしてスカンジウム希土類元素の中で5番目に豊富な元素です。しかし、その名前の通り、プラセオジム希土類元素の中でもシンプルで飾り気のない元素です。
CFアウアー・フォン・ウェルスバッハは1885年にプラセオジムを発見しました。
1751年、スウェーデンの鉱物学者アクセル・フレドリック・クロンステットは、バステン鉱山地帯で重鉱物を発見し、後にセライトと名付けられました。30年後、鉱山所有者の家族の15歳のヴィルヘルム・ヒジンガーは、そのサンプルをカール・シェーレに送りましたが、新しい元素は発見されませんでした。1803年、鍛冶屋となったジンガーは、イェンス・ヤコブ・ベルセリウスと共に鉱山地帯に戻り、2年前に発見された準惑星セレスとなる新しい酸化物を分離しました。セリアは、ドイツのマルティン・ハインリヒ・クラプロートによって独自に分離されました。
1839年から1843年にかけて、スウェーデンの外科医で化学者のカール・グスタフ・モザンダーは、酸化セリウム酸化物の混合物であった。彼はさらに2つの酸化物を分離し、ランタナとディディミア（ギリシャ語で「双子」の意味）と名付けた。彼はランタナを部分的に分解した。硝酸セリウム試料を空気中で焙焼し、その後希硝酸で処理して酸化物を得る。これらの酸化物を形成する金属は、ランタンそしてプラセオジム.
1885年、トリウム・セリウム蒸気ランプのガーゼカバーを発明したオーストリアのCFアウアー・フォン・ヴェルスバッハは、「結合双生児」とも呼ばれるプラセオジム・ネオジムの分離に成功しました。この結合双生児から緑色のプラセオジム塩とバラ色のネオジム塩が分離され、2つの新元素であることが確認されました。1つは「プラセオジム」と名付けられました。これはギリシャ語の「prason」（緑色の化合物）に由来し、プラセオジム塩の水溶液は鮮やかな緑色を呈することから由来しています。もう1つの元素は「ネオジム「結合双生児」の分離に成功したことで、彼らは自立して才能を発揮できるようになりました。
銀白色の金属で、柔らかく延性があります。プラセオジムは室温で六方晶系の結晶構造を持ちます。空気中での耐食性はランタン、セリウム、ネオジム、ユーロピウムよりも優れていますが、空気にさらされると脆い黒色酸化物層が生成され、1センチメートルサイズのプラセオジム金属サンプルは約1年で完全に腐食します。
ほとんどの人と同じように希土類元素プラセオジムは、水溶液中では唯一安定な状態であるα+3の酸化状態を形成する可能性が最も高い。プラセオジムは、既知の固体化合物ではα+4の酸化状態で存在し、マトリックス分離条件下では、ランタノイド元素の中で唯一、α+5の酸化状態に達することがある。
水性プラセオジムイオンは黄緑青で、プラセオジムの多くの産業用途では光源の黄色光をフィルタリングする能力が利用されています。
プラセオジムの電子配置
電子放出:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f3
プラセオジムの59個の電子は[Xe] 4f36s2の配置をとる。理論的には、外殻電子5個すべてを価電子として利用できるが、5個すべてを利用するには極端な条件が必要となる。一般的に、プラセオジムは化合物中で3個または4個の電子しか放出しない。プラセオジムは、アウフバウ原理に適合する電子配置を持つ最初のランタノイド元素である。プラセオジムの4f軌道は5d軌道よりもエネルギーレベルが低いが、これはランタンとセリウムには当てはまらない。なぜなら、4f軌道の急激な収縮はランタンの後に起こり、セリウムの5d殻を占有することを避けるのに十分ではないからである。それにもかかわらず、固体プラセオジムは [Xe] 4f25d16s2 構成を示し、5d 殻の 1 つの電子は他のすべての三価ランタニド元素（金属状態で二価であるユーロピウムとイッテルビウムを除く）に似ています。
ほとんどのランタノイド元素と同様に、プラセオジムは通常3つの電子のみを価電子として利用し、残りの4f電子は強い結合効果を持ちます。これは、4f軌道がキセノンの不活性核を通過して原子核に到達し、続いて5d、6s軌道が続き、イオン電荷の増加とともに増加するためです。しかし、プラセオジムは4番目、さらには稀に5番目の価電子を失い続ける可能性があります。これは、ランタノイド系の初期段階で出現するため、原子核電荷がまだ十分に低く、4fサブシェルエネルギーが十分に高いため、より多くの価電子を除去できるからです。
プラセオジムおよびすべてのランタノイド元素（ランタン, イッテルビウムそしてルテチウムプラセオジム（4f電子は不対電子を持たない）は室温で常磁性を示す。低温で反強磁性または強磁性を示す他の希土類金属とは異なり、プラセオジムは1K以上のすべての温度で常磁性を示す。
プラセオジムの応用
プラセオジムは、金属材料の精製・改質剤、化学触媒、農業用希土類元素などとして、混合希土類元素の形で利用されることがほとんどです。プラセオジム・ネオジム最も類似性が高く分離が困難な希土類元素のペアであり、化学的手法では分離が困難です。工業生産では通常、抽出法やイオン交換法が用いられます。濃縮プラセオジム・ネオジムの形でペアで使用することで、その共通性を最大限に活用でき、価格も単体製品よりも安価になります。
プラセオジム・ネオジム合金(プラセオジム（ネオジム金属）プラセオジム・ネオジム濃縮物は独立した製品となり、永久磁石材料としてだけでなく、非鉄金属合金の改質添加剤としても使用できます。Yゼオライト分子ふるいにプラセオジム・ネオジム濃縮物を添加することで、石油分解触媒の活性、選択性、安定性が向上します。プラスチック改質添加剤として、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）にプラセオジム・ネオジム濃縮物を添加することで、PTFEの耐摩耗性が大幅に向上します。
希土類永久磁石材料は、現在、希土類元素の応用分野として最も注目されています。プラセオジム単体では永久磁石材料として優れた性能を発揮するわけではありませんが、相乗効果を発揮することで磁気特性を向上させる優れた元素です。適切な量のプラセオジムを添加することで、永久磁石材料の性能を効果的に向上させることができます。また、磁石の抗酸化性能（耐空気腐食性）や機械的特性も向上させるため、様々な電子機器やモーターなどに広く利用されています。
プラセオジムは、研削・研磨材としても使用できます。ご存知のように、純粋なセリウム系研磨粉は通常淡黄色で、光学ガラス用の高品質研磨材であり、研磨効率が低く生産環境を汚染する酸化鉄赤色粉に取って代わりました。プラセオジムは優れた研磨特性を持つことが分かっています。プラセオジムを含む希土類研磨粉は赤褐色で、「赤色粉」とも呼ばれますが、この赤色は酸化鉄赤色ではなく、プラセオジム酸化物の存在により、希土類研磨粉の色が濃くなります。プラセオジムは、プラセオジムを含むコランダム研削ホイールを製造するための新しい研削材としても使用されています。白アルミナと比較して、炭素構造鋼、ステンレス鋼、耐熱合金を研削する場合、効率と耐久性が30％以上向上します。コストを削減するために、過去にはプラセオジム・ネオジムを濃縮した材料が原材料としてよく使用されていたため、プラセオジム・ネオジム・コランダム研削ホイールと呼ばれています。
プラセオジムイオンを添加したケイ酸塩結晶は、光パルスを毎秒数百メートルまで減速させるために使用されています。
酸化プラセオジムをケイ酸ジルコニウムに添加すると鮮やかな黄色に変化し、セラミック顔料（プラセオジムイエロー）として使用できます。プラセオジムイエロー（ZrO₂-Pr₃O₃-SiO₂）は、最高の黄色セラミック顔料と考えられており、1000℃まで安定しており、単回焼成または再焼成プロセスに使用できます。
プラセオジムはガラス着色剤としても利用されており、豊富な色彩と大きな潜在市場を有しています。鮮やかなネギ色やネギ色のプラセオジムグリーンガラス製品を製造することができ、グリーンフィルターや工芸品用ガラスの製造に利用できます。酸化プラセオジムと酸化セリウムをガラスに添加すれば、溶接用ゴーグルとして使用できます。硫化プラセオジムは、緑色のプラスチック着色剤としても使用できます。
投稿日時: 2023年5月29日