魔法の希土類元素 - プラセオジミウム

プラセオジム化学元素の周期表で3番目に豊富なランタニド要素であり、地殻には9.5 ppmが豊富で、セリウム, イットリウム,ランタン、 そしてスカンジウム。それは希土類で5番目に豊富な要素です。しかし、彼の名前のように、プラセオジムレアアース家のシンプルで飾られていないメンバーです。

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cf auer von welsbachは1885年にプラセオジミウムを発見しました。

1751年、スウェーデンの鉱物学者であるアクセル・フレドリック・クロンステッドは、後にセリトと名付けられたバストンäS鉱業エリアで重い鉱物を見つけました。 30年後、鉱山を所有していた家族の15歳のVilhelm Hisingerは、サンプルをCarl Scheeleに送りましたが、彼は新しい要素を発見しませんでした。 1803年、シンガーが鍛冶屋になった後、彼はJa ns Jacob Berzeliusと共に鉱業エリアに戻り、2年前に発見した新しい酸化人原Ceresを分離しました。セリアは、ドイツのマーティン・ハインリッヒ・クラプロスによって独立して分離されました。

1839年から1843年の間に、スウェーデンの外科医で化学者のカール・グスタフ・モーザンデーがそれを発見しました酸化セリウム酸化物の混合物でした。彼は他の2つの酸化物を分離し、それをランタナとディディミアと呼んだ「ディディミア」(ギリシャ語の「双子」を意味する)。彼は部分的に分解しました硝酸セリウム空気中に焙煎してサンプルし、希釈硝酸で処理して酸化物を得ます。したがって、これらの酸化物を形成する金属の名前が付けられています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ガーゼカバーを発明したオーストリア人のauer von welsbachは、「結合した双子」である「praseodymium neodymium」を正常に分離しました。 1つはギリシャ語の単語Prasonに由来する「Praseodymium」と名付けられています。これは、緑色の塩水の溶液が明るい緑色を示すため、緑色の化合物を意味します。他の要素の名前は「ネオジム「。 「結合した双子」の分離が成功したことで、彼らは才能を独立して表示することができました。

プラセオジム金属

プラセオジム金属

銀色の金属、柔らかくて延性。プラセオジムは、室温で六角形の結晶構造を持っています。空気中の腐食抵抗は、ランタヌム、セリウム、ネオジム、およびユーロピウムの耐性よりも強くなりますが、空気にさらされると、脆弱な黒い酸化物の層が生成され、1センチメートルサイズのプラセオジム金属サンプルが約1年以内に完全に腐食します。

ほとんどのように希土類元素、プラセオジムはA+3酸化状態を形成する可能性が最も高く、これは水溶液での唯一の安定した状態です。既知の固体化合物の+4酸化状態にはプラセオジムが存在し、マトリックス分離条件下では、ランタニド元素の間で一意の+5酸化状態に到達できます。

水性相のイオンはシャルトリューズであり、プラセオジムの多くの工業用途には、光源で黄色の光をろ過する能力が含まれます。

プラセオジミウム電子レイアウト

プラセオジム

電子排出量:

1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P66S2 4F3

59電子のプラセオジムは、[Xe] 4F36S2として配置されています。理論的には、5つの外側電子すべてを価電子として使用できますが、5つの外側電子すべてを使用するには、極端な条件が必要です。一般に、プラセオジムはその化合物に3つまたは4つの電子のみを放出します。 Praseodymiumは、Aufbauの原理に適合する電子構成を備えた最初のランタニド要素です。その4F軌道は5D軌道よりも低いエネルギーレベルを持っています。これは、ランタヌムとセリウムには適用されません。これは、4F軌道の突然の収縮がランタヌム後まで発生し、セリウム中の5Dシェルを占有するのを避けるのに十分ではないためです。それにもかかわらず、固体のプラセオジムは[XE] 4F25D16S2構成を示します。5Dシェルの1つの電子は、他のすべての三価ランタニド要素に似ています(金属状態では異なるユーロピウムとイッテルビウムを除く)。

ほとんどのランタニド元素と同様に、プラセオジミウムは通常、価電子として3つの電子のみを使用し、残りの4F電子には強い結合効果があります。これは、4F軌道が電子の不活性なキセノンコアを通過して核に到達し、5Dと6Sが続き、イオン電荷の増加とともに増加するためです。ただし、核電荷がまだ十分に低く、4Fサブシェルエネルギーがより多くの価電子電子を除去できるように十分に高いランタニド系の非常に早いように見えるため、プラセオジムは4番目、さらには5番目の価電子を失い続けることがあります。

プラセオジムおよびすべてのランタニド元素(を除くランタン, イッテルビウムそしてルテチウム、対応のない4F電子はありません)室温での常磁性です。低温で反強磁性または強磁性の秩序を示す他の希土類金属とは異なり、プラセオジムは1kを超えるすべての温度で常磁性です

プラセオジミウムの適用

プラセオジミウムの適用

プラセオジムは、ほとんどが金属材料、化学触媒、農業希土類などの精製および修飾剤などのような混合希土類の形で利用されます。プラセオジムネオジム希土類元素のペアを分離するのが最も類似しており、困難です。これは、化学的方法によって分離することが困難です。工業生産は通常、抽出およびイオン交換方法を使用します。それらが濃縮されたpraseodymium neodymiumの形でペアで使用される場合、それらの共通性は完全に利用でき、価格は単一の要素製品よりも安価です。

プラセオジムネオジム合金(プラセオジムネオジム金属)独立した製品になりました。これは、永久磁石材料と非鉄金属合金の修飾添加剤の両方として使用できます。石油亀裂触媒の活性、選択性、および安定性は、Yゼオライト分子ふるいにネオジム濃縮物を追加することにより、改善できます。プラスチック修飾添加剤として、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を追加すると、PTFEの耐摩耗性が大幅に改善できます。

希土類永久磁石材料は、今日の希土類用途の最も人気のある分野です。プラセオジミウムだけでは永続的な磁石材料としては顕著ではありませんが、磁気特性を改善できる優れた相乗的要素です。適切な量​​のプラセオジミウムを追加すると、永久磁石材料の性能が効果的に向上する可能性があります。また、磁石の抗酸化パフォーマンス(空気腐食抵抗)と機械的特性を改善することもでき、さまざまな電子デバイスやモーターで広く使用されています。

プラセオジムは、粉砕および研磨材にも使用できます。誰もが知っているように、純粋なセリウムベースの研磨粉末は通常、光学ガラス用の高品質の研磨材である淡黄色であり、研磨効率が低く、生産環境を汚染する酸化鉄赤粉末を置き換えました。人々は、Praseodymiumが優れた研磨特性を持っていることを発見しました。希土類研磨粉末を含む希土類研磨粉末は、「赤粉末」とも呼ばれる赤茶色に見えますが、この赤い色は酸化鉄は赤くはありませんが、酸化プラセオジムの存在により、希土類研磨粉末の色は暗くなります。 Praseodymiumは、Praseodymiumを含むCorundum Grinding Wheelsを作るための新しい研削材料としても使用されています。白いアルミナと比較して、炭素構造鋼、ステンレス鋼、および高温合金を粉砕すると、効率と耐久性が30%以上改善できます。コストを削減するために、Neodymium濃縮材料は過去に原材料としてしばしば使用されていたため、Neodymium corundum粉砕ホイールという名前がありました。

プラセオジミウムイオンをドープしたケイ酸塩結晶は、光パルスを毎秒数百メートルに減速させるために使用されています。

ケイ酸塩ジルコニウムに酸化前オジミウムを追加すると、明るい黄色に変わり、セラミック色素として使用できます。プラセオジムイエロー(ZR02-PR6oll-SI02)は、最大1000℃で安定したままで、1回限りまたは復帰プロセスに使用できます。

Praseodymiumは、豊かな色と潜在的な市場を備えたガラスの着色剤としても使用されます。明るいネギの緑とネギの緑色の色を備えたプラセオジミウムグリーンガラス製品を生産できます。これは、緑のフィルターを生産するために、また芸術や工芸品用のガラスにも使用できます。ガラスに酸化産線と酸化セリウムを追加することは、溶接用のゴーグルとして使用できます。硫化プラセオジミウムは、緑色のプラスチック製造物としても使用できます。

 

 


投稿時間:5月29日 - 2023年