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元素であり、地殻中の存在量は 9.5 ppm ですが、それよりも少ないだけです。セリウム, イットリウム,ランタン、 そしてスカンジウム。これは、レアアースの中で 5 番目に豊富な元素です。しかし、彼の名前のように、プラセオジムシンプルで飾り気のないレアアースファミリーの一員です。
CF アウアー・フォン・ヴェルスバッハは 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 クロンシュテットはバステン鉱山地域で重鉱物を発見し、後にセライトと名付けられました。30年後、鉱山を所有していた家族の15歳のヴィルヘルム・ハイジンガーがサンプルをカール・シェーレに送りましたが、彼は新しい元素を発見できませんでした。1803年、シンガーが鍛冶屋になった後、彼はヨンス・ヤコブ・ベルゼリウスとともに鉱山地帯に戻り、2年前に発見した新しい酸化物、準惑星ケレスを分離した。Ceria はドイツの Martin Heinrich Klaproth によって独立して分離されました。
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 モサンダーは次のことを発見しました。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、ランタナとディディミアを「ディディミア」（ギリシャ語で「双子」の意味）と名付けました。彼は部分的に分解した硝酸セリウム空気中で焙煎してサンプルを採取し、希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は次のように名付けられています。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のガーゼカバーを発明したオーストリア人のCF・アウアー・フォン・ヴェルスバッハは、「結合双生児」である「プラセオジム・ネオジム」の分離に成功し、そこ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つの新要素。1つは「プラセオジム」と名付けられており、プラセオジム塩水溶液は明るい緑色を呈するため、緑色の化合物を意味するギリシャ語のプラソンに由来しています。他の要素の名前は「ネオジム”。「結合双生児」の分離が成功したことで、彼らは独立して才能を発揮できるようになった。
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っています。空気中での耐食性はランタン、セリウム、ネオジム、ユウロピウムよりも強いですが、空気にさらされると脆い黒色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は約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、水溶液中で唯一安定な状態である +3 酸化状態を形成する可能性が最も高くなります。プラセオジムは、いくつかの既知の固体化合物中で +4 酸化状態で存在し、マトリックス分離条件下では、ランタニド元素の中で独特の +5 酸化状態に達することがあります。
水性プラセオジムイオンはチャートリュースであり、プラセオジムの多くの産業用途には、光源内の黄色光をフィルタリングする能力が含まれています。
プラセオジム電子レイアウト
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 として配置されています。理論的には、外側の 5 つの電子すべてを価電子として使用できますが、外側の 5 つの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内で 3 つまたは 4 つの電子しか放出しません。プラセオジムは、アウフバウ原理に準拠した電子配置を持つ最初のランタニド元素です。その 4f 軌道は 5d 軌道よりもエネルギー レベルが低く、これはランタンとセリウムには当てはまりません。4f 軌道の突然の収縮はランタンの後まで起こらず、セリウムの 5d 殻の占有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、固体プラセオジムは [Xe] 4f25d16s2 配置を示し、5d シェル内の 1 つの電子が他のすべての 3 価のランタニド元素 (金属状態で 2 価であるユウロピウムとイッテルビウムを除く) に似ています。
ほとんどのランタニド元素と同様、プラセオジムは通常、価電子として 3 つの電子のみを使用し、残りの 4f 電子は強い結合効果を持っています。これは、4f 軌道が電子の不活性キセノンコアを通過して原子核に到達し、その後 5d と 6s が続くためです。 、イオン電荷の増加とともに増加します。しかし、プラセオジムは依然として 4 番目、場合によっては 5 番目の価電子を失い続ける可能性があります。これは、プラセオジムがランタニド系の非常に初期に出現し、核電荷がまだ十分に低く、4f サブシェルのエネルギーが十分に高いため、原子核の除去が可能になるためです。価電子が増えます。
プラセオジムおよびすべてのランタニド元素（除く）ランタン, イッテルビウムそしてルテチウム、不対の 4f 電子はありません）は室温で常磁性です。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を示します。
プラセオジムの応用
プラセオジムは、金属材料の浄化・改質剤、化学触媒、農業用レアアースなどとして、主に混合レアアースの形で利用されています。プラセオジム・ネオジムは、化学的方法で分離することが困難な、最も類似していて分離が困難な希土類元素のペアです。工業生産では通常、抽出法とイオン交換法が使用されます。濃縮プラセオジムネオジムとしてペアで使用すると、その共通性を最大限に活かすことができ、価格も単体品より安価になります。
プラセオジム・ネオジム合金(プラセオジム、ネオジム金属）永久磁石材料および非鉄金属合金の改質添加剤として使用できる独立製品となりました。石油分解触媒の活性、選択性、安定性は、Y ゼオライトモレキュラーシーブにプラセオジム ネオジム濃縮物を添加することによって改善できます。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と、PTFE の耐摩耗性を大幅に向上させることができます。
希土類永久磁石材料は、今日の希土類応用の最も人気のある分野です。プラセオジム単体では永久磁石材料として優れているわけではありませんが、相乗効果で磁気特性を向上させることができる優れた元素です。適切な量のプラセオジムを添加すると、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、磁石の酸化防止性能（耐空気腐食性）や機械的特性も向上させることができ、さまざまな電子機器やモーターなどに幅広く使用されています。
プラセオジムは材料の研削や研磨にも使用できます。周知のとおり、純セリウム系研磨粉は通常淡黄色であり、光学ガラス用の高品質研磨材として、研磨効率が低く生産環境を汚染する赤色酸化鉄粉に代わって使用されてきました。人々はプラセオジムが優れた研磨特性を持っていることを発見しました。プラセオジムを含むレアアース研磨粉は「赤粉」とも呼ばれる赤褐色になりますが、この赤色は酸化鉄の赤色ではなく、酸化プラセオジムの存在によりレアアース研磨粉の色が暗くなります。プラセオジムは、プラセオジムを含むコランダム砥石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。白色アルミナと比較して、炭素構造用鋼、ステンレス鋼、高温合金の研削において、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・ネオジム富化材料が原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・コランダム砥石と呼ばれています。
プラセオジ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す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加えると明るい黄色になり、セラミック顔料として使用できる - プラセオジムイエロー。プラセオジム イエロー (Zr02-Pr6Oll-SiO2) は、最高 1000 ℃ まで安定しており、1 回限りのプロセスまたは再燃焼プロセスに使用できる、最高の黄色セラミック顔料と考えられています。
プラセオジムはガラスの着色剤としても使用されており、色が豊かで大きな市場の可能性があります。鮮やかなネギ緑色とネギ緑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、緑色フィルターや美術工芸品用ガラスの製造に使用できます。ガラスに酸化プラセオジムと酸化セリウムを添加すると溶接用の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