Praseodímioé o terceiro elemento lantanídeo mais abundante na tabela periódica dos elementos químicos, com uma abundância de 9,5 ppm na crosta, inferior apenas acério, ítrio,lantânio, eescândio. É o quinto elemento mais abundante em terras raras. Mas, assim como seu nome,praseodímioé um membro simples e sem adornos da família das terras raras.
CF Auer Von Welsbach descobriu o praseodímio em 1885.
Em 1751, o mineralogista sueco Axel Fredrik Cronstedt encontrou um mineral pesado na área de mineração de Bastnäs, que mais tarde foi denominado cerita. Trinta anos depois, Vilhelm Hisinger, de quinze anos, da família proprietária da mina, enviou suas amostras para Carl Scheele, mas não descobriu nenhum novo elemento. Em 1803, depois de se tornar ferreiro, Singer retornou à área de mineração com Jöns Jacob Berzelius e separou um novo óxido, o planeta anão Ceres, que descobriram dois anos antes. A céria foi separada independentemente por Martin Heinrich Klaproth, na Alemanha.
Entre 1839 e 1843, o cirurgião e químico sueco Carl Gustaf Mosander descobriu queóxido de cérioera uma mistura de óxidos. Ele separou dois outros óxidos, que chamou de lantana e didímia (que significa "gêmeos" em grego). Ele decompôs parcialmente osnitrato de cérioamostra, torrando-a ao ar e, em seguida, tratando-a com ácido nítrico diluído para obter o óxido. Os metais que formam esses óxidos são, portanto, denominadoslantânioepraseodímio.
Em 1885, CF Auer Von Welsbach, um austríaco que inventou a cobertura de gaze para lâmpadas de vapor de tório e cério, separou com sucesso o "praseodímio-neodímio", os "gêmeos siameses", dos quais o sal de praseodímio verde e o sal de neodímio rosa foram separados e determinados como dois novos elementos. Um deles é denominado "praseodímio", que vem da palavra grega prason, que significa composto verde, pois uma solução de água com sal de praseodímio apresentará uma cor verde brilhante; o outro elemento é denominado "Neodímio“. A separação bem-sucedida dos “gêmeos siameses” permitiu que eles exibissem seus talentos de forma independente.
Metal branco prateado, macio e dúctil. O praseodímio possui uma estrutura cristalina hexagonal à temperatura ambiente. A resistência à corrosão no ar é maior do que a do lantânio, cério, neodímio e európio, mas, quando exposto ao ar, forma-se uma camada de óxido preto frágil, e uma amostra de praseodímio metálico de um centímetro sofre corrosão completa em cerca de um ano.
Como a maioriaelementos de terras rarasO praseodímio tem maior probabilidade de formar um estado de oxidação +3, que é seu único estado estável em soluções aquosas. O praseodímio existe em um estado de oxidação +4 em alguns compostos sólidos conhecidos e, sob condições de separação da matriz, pode atingir um estado de oxidação +5, único entre os elementos lantanídeos.
O íon praseodímio aquoso é verde-amarelado, e muitos usos industriais do praseodímio envolvem sua capacidade de filtrar luz amarela em fontes de luz.
Layout eletrônico de praseodímio
Emissões eletrônicas:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f3
Os 59 elétrons do praseodímio estão dispostos como [Xe] 4f36s2. Teoricamente, todos os cinco elétrons externos podem ser usados como elétrons de valência, mas o uso de todos os cinco elétrons externos requer condições extremas. Geralmente, o praseodímio emite apenas três ou quatro elétrons em seus compostos. O praseodímio é o primeiro elemento lantanídeo com uma configuração eletrônica que obedece ao princípio de Aufbau. Seu orbital 4f possui níveis de energia mais baixos do que o orbital 5d, o que não se aplica ao lantânio e ao cério, visto que a contração repentina do orbital 4f só ocorre após o lantânio e não é suficiente para evitar a ocupação da camada 5d do cério. No entanto, o praseodímio sólido exibe uma configuração [Xe] 4f25d16s2, onde um elétron na camada 5d se assemelha a todos os outros elementos lantanídeos trivalentes (exceto o európio e o itérbio, que são divalentes em estados metálicos).
Como a maioria dos elementos lantanídeos, o praseodímio geralmente utiliza apenas três elétrons como elétrons de valência, e os elétrons 4f restantes têm forte efeito de ligação: isso ocorre porque a órbita 4f passa pelo núcleo de xenônio inerte do elétron para atingir o núcleo, seguida por 5d e 6s, e aumenta com o aumento da carga iônica. No entanto, o praseodímio ainda pode continuar a perder o quarto e até mesmo, ocasionalmente, o quinto elétron de valência, porque ele aparece muito cedo no sistema de lantanídeos, onde a carga nuclear ainda é baixa o suficiente e a energia da subcamada 4f é alta o suficiente para permitir a remoção de mais elétrons de valência.
Praseodímio e todos os elementos lantanídeos (excetolantânio, itérbioelutécio(não há elétrons 4f desemparelhados) são paramagnéticos à temperatura ambiente. Ao contrário de outros metais de terras raras que exibem ordenação antiferromagnética ou ferromagnética em baixas temperaturas, o praseodímio é paramagnético em todas as temperaturas acima de 1K.
Aplicação de Praseodímio
O praseodímio é utilizado principalmente na forma de terras raras mistas, como agente purificador e modificador de materiais metálicos, catalisadores químicos, terras raras agrícolas e assim por diante.Praseodímio neodímioÉ o par de elementos de terras raras mais semelhante e difícil de separar, sendo difícil separá-los por métodos químicos. A produção industrial geralmente utiliza métodos de extração e troca iônica. Se forem usados em pares na forma de praseodímio-neodímio enriquecido, sua comunalidade pode ser totalmente aproveitada, e o preço também é mais barato do que produtos de elemento único.
Liga de praseodímio e neodímio(metal praseodímio neodímio)tornou-se um produto independente, que pode ser usado tanto como material magnético permanente quanto como aditivo de modificação para ligas de metais não ferrosos. A atividade, a seletividade e a estabilidade do catalisador de craqueamento de petróleo podem ser melhoradas pela adição de concentrado de praseodímio e neodímio à peneira molecular de zeólita Y. Como aditivo de modificação plástica, a adição de enriquecimento de praseodímio e neodímio ao politetrafluoretileno (PTFE) pode melhorar significativamente a resistência ao desgaste do PTFE.
Terra raraMateriais de ímãs permanentes são o campo mais popular de aplicações de terras raras atualmente. O praseodímio por si só não é um material excepcional para ímãs permanentes, mas é um excelente elemento sinérgico que pode melhorar as propriedades magnéticas. A adição de uma quantidade adequada de praseodímio pode efetivamente melhorar o desempenho de materiais de ímãs permanentes. Ele também pode melhorar o desempenho antioxidante (resistência à corrosão do ar) e as propriedades mecânicas dos ímãs, e tem sido amplamente utilizado em diversos dispositivos eletrônicos e motores.
O praseodímio também pode ser usado para lixar e polir materiais. Como todos sabemos, o pó de polimento à base de cério puro é geralmente amarelo claro, sendo um material de polimento de alta qualidade para vidro óptico, e substituiu o pó vermelho de óxido de ferro, que tem baixa eficiência de polimento e polui o ambiente de produção. As pessoas descobriram que o praseodímio tem boas propriedades de polimento. O pó de polimento de terras raras contendo praseodímio terá uma aparência marrom-avermelhada, também conhecida como "pó vermelho", mas essa cor vermelha não é o vermelho do óxido de ferro, mas devido à presença de óxido de praseodímio, a cor do pó de polimento de terras raras torna-se mais escura. O praseodímio também tem sido usado como um novo material de lixamento para fazer rodas de lixa de coríndon contendo praseodímio. Comparado com a alumina branca, a eficiência e a durabilidade podem ser melhoradas em mais de 30% ao lixar aço estrutural de carbono, aço inoxidável e ligas de alta temperatura. Para reduzir custos, materiais enriquecidos com praseodímio e neodímio eram frequentemente usados como matérias-primas no passado, daí o nome roda de moagem de corindo e neodímio e praseodímio.
Cristais de silicato dopados com íons de praseodímio têm sido usados para reduzir a velocidade dos pulsos de luz para centenas de metros por segundo.
A adição de óxido de praseodímio ao silicato de zircônio resultará em um amarelo brilhante e poderá ser usado como um pigmento cerâmico – amarelo de praseodímio. O amarelo de praseodímio (Zr02-Pr6Oll-Si02) é considerado o melhor pigmento cerâmico amarelo, permanecendo estável em temperaturas de até 1000 ℃ e podendo ser usado em processos de queima única ou de requeima.
O praseodímio também é usado como corante para vidro, com cores ricas e grande potencial de mercado. Produtos de vidro verde praseodímio com cores verde-alho-poró e verde-cebolinha brilhantes podem ser produzidos, podendo ser usados para produzir filtros verdes e também para vidros para artesanato. A adição de óxido de praseodímio e óxido de cério ao vidro pode ser usada como óculos de proteção para soldagem. O sulfeto de praseodímio também pode ser usado como corante plástico verde.
Data de publicação: 29 de maio de 2023