Praseodimio
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| Praseodimio | ||||||||||||||||||||||||||||
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59 Pr | ||||||||||||||||||||||||||||
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| Apariencia | ||||||||||||||||||||||||||||
blanco grisáceo  | ||||||||||||||||||||||||||||
| Propiedades generales | ||||||||||||||||||||||||||||
| Nombre, símbolo, número | praseodimio, Pr, 59 | |||||||||||||||||||||||||||
| Pronunciación | / p r eɪ z yo ə d ɪ m yo ə m / orar-zee-ə- DIM -ee-əm | |||||||||||||||||||||||||||
| Categoría Elemento | lantánidos | |||||||||||||||||||||||||||
| Grupo, período, bloque | n / a, 6, F | |||||||||||||||||||||||||||
| Peso atómico estándar | 140.90765 | |||||||||||||||||||||||||||
| Configuración electrónica | [ Xe ] 4f 3 6s 2 2, 8, 18, 21, 8, 2  | |||||||||||||||||||||||||||
| Historia | ||||||||||||||||||||||||||||
| Descubrimiento | Carl Auer von Welsbach (1885) | |||||||||||||||||||||||||||
| Propiedades físicas | ||||||||||||||||||||||||||||
| Fase | sólido | |||||||||||||||||||||||||||
| Densidad (cerca rt) | 6,77 g · cm -3 | |||||||||||||||||||||||||||
| Líquido densidad en mp | 6,50 g · cm -3 | |||||||||||||||||||||||||||
| Punto de fusion | 1208 K , 935 ° C, 1715 ° F | |||||||||||||||||||||||||||
| Punto de ebullicion | 3793 K, 3520 ° C, 6368 ° F | |||||||||||||||||||||||||||
| Calor de fusión | 6.89 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||
| El calor de vaporización | 331 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||
| Capacidad calorífica molar | 27.20 J · mol -1 · K -1 | |||||||||||||||||||||||||||
| Presión del vapor | ||||||||||||||||||||||||||||
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| Propiedades atómicas | ||||||||||||||||||||||||||||
| Estados de oxidación | 4, 3, 2 (ligeramente óxido básico) | |||||||||||||||||||||||||||
| Electronegatividad | 1,13 (escala de Pauling) | |||||||||||||||||||||||||||
| Energías de ionización | Primero: 527 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||
| Segundo: 1020 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||
| Tercero: 2086 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||
| Radio atómico | 182 pm | |||||||||||||||||||||||||||
| Radio covalente | 203 ± 19:00 | |||||||||||||||||||||||||||
| Miscelánea | ||||||||||||||||||||||||||||
| Estructura cristalina | hexagonal  | |||||||||||||||||||||||||||
| Ordenamiento magnético | paramagnético | |||||||||||||||||||||||||||
| La resistividad eléctrica | ( rt) (α, poli) 0,700 μΩ · m | |||||||||||||||||||||||||||
| Conductividad térmica | 12.5 W · m -1 · K -1 | |||||||||||||||||||||||||||
| Expansión térmica | ( rt) (α, poli) 6,7 m / (m · K) | |||||||||||||||||||||||||||
| Velocidad del sonido (varilla delgada) | (20 ° C) 2280 m · s -1 | |||||||||||||||||||||||||||
| El módulo de Young | (Forma α) 37,3 GPa | |||||||||||||||||||||||||||
| Módulo de corte | (Forma α) 14,8 GPa | |||||||||||||||||||||||||||
| Módulo de volumen | (Forma α) 28,8 GPa | |||||||||||||||||||||||||||
| Relación de Poisson | (Forma α) 0.281 | |||||||||||||||||||||||||||
| Dureza Vickers | 400 MPa | |||||||||||||||||||||||||||
| Dureza Brinell | 481 MPa | |||||||||||||||||||||||||||
| Número de registro del CAS | 7440-10-0 | |||||||||||||||||||||||||||
| La mayoría de los isótopos estables | ||||||||||||||||||||||||||||
| Artículo principal: Los isótopos de praseodimio | ||||||||||||||||||||||||||||
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El praseodimio es un elemento químico que tiene el símbolo Pr y número atómico 59. El praseodimio es un suave, plateado, maleable y dúctil de metal en el lantánidos grupo. Es demasiado reactivo se encuentra en forma nativa, y cuando se preparan artificialmente, se desarrolla lentamente un recubrimiento de óxido verde.
El elemento fue nombrado por el color de su óxido primaria. En 1841, el químico sueco Carl Gustav Mosander extrae un residuo de óxido de tierras raras que él llamó " didimio "de un residuo que llamó" lantana, "a su vez separado de cerio sales. En 1885, el químico austríaco Barón Carl Auer von Welsbach separó didimio en dos sales de diferentes colores, que él nombró praseodimio y neodimio. El nombre proviene de las praseodimio prasios griegos (πράσιος), que significa verde y dídimo (δίδυμος), gemela.
Me gusta más elementos de tierras raras, praseodimio formas más fácilmente iones trivalentes Pr (III). Estos son de color amarillo-verde en una solución de agua y varios tonos de amarillo verdoso cuando se incorporen a las gafas. Muchos de los usos industriales de praseodimio implican su uso para filtrar la luz amarilla de las fuentes de luz.
Características
Propiedades físicas
El praseodimio es un suave, plateado, maleable y dúctil de metal en el lantánidos grupo. Es algo más resistente a la corrosión en el aire que europio , lantano , cerio , o de neodimio , pero lo hace desarrollar un verde recubrimiento de óxido que astillas cuando se expone al aire, la exposición de más metal para oxidación - una muestra centímetros de tamaño de Pr oxida por completo en un año. Por esta razón, praseodimio normalmente se almacena bajo una luz aceite mineral o sellado en vidrio.
A diferencia de otros metales de las tierras raras, que muestran o / y antiferromagnético ordenamiento ferromagnético a bajas temperaturas, Pr es paramagnético a cualquier temperatura por encima de 1 K.
Propiedades químicas
El praseodimio de metal empaña lentamente en el aire y se quema fácilmente a 150 ° C para formar praseodimio (III, IV) óxido de:
- 12 Pr + 11 O 2 → 2 Pr 6 O 11
El praseodimio es muy electropositivo y reacciona lentamente con el agua fría y bastante rápidamente con agua caliente para formar hidróxido de praseodimio:
- 2 Pr (s) + 6 H2O (l) → 2 Pr (OH) 3 (ac) + 3 H 2 (g)
El praseodimio de metal reacciona con todos los halógenos:
- 2 Pr (s) + 3 F 2 (g) → 2 PrF 3 (s) [verde]
- 2 Pr (s) + 3 Cl 2 (g) → 2 PRCL 3 (s) [verde]
- 2 Pr (s) + 3 Br 2 (g) → 2 PrBr 3 (s) [verde]
- 2 Pr (s) + 3 I 2 (g) → 2 PrI 3 (s) [verde]
El praseodimio se disuelve fácilmente en diluida de ácido sulfúrico para formar soluciones que contienen Pr (III) iones verdes, que existen como [Pr (OH 2) 9] 3+ complejos:
- 2 Pr (s) + 3 H 2 SO 4 (ac) → 2 Pr 3+ (ac) + 3 SO 2-
4 (aq) + 3 H 2 (g)
Compuestos
En sus compuestos, praseodimio se produce en los estados de oxidación 2, 3 y / o 4. El praseodimio (IV) es un oxidante fuerte, al instante oxidante agua en oxígeno elemental (O 2), o ácido clorhídrico para el cloro elemental. Por lo tanto, en solución acuosa, se encuentra sólo el estado de oxidación +3. El praseodimio (III) las sales son de color amarillo-verde y, en solución, presentar un espectro de absorción bastante simple en la región visible, con una banda en el amarillo-naranja en 589 a 590 nm (que coincide con el doblete de emisión de sodio), y tres bandas en la región azul / violeta, en 444, 468, y 482 nm, aproximadamente. Estas posiciones pueden variar ligeramente con el contra-ión. Óxido de praseodimio, tal como se obtiene por la ignición de sales tales como el oxalato o carbonato en el aire, es esencialmente de color negro (con un toque de color marrón o verde) y contiene 3 y 4 praseodimio en una proporción algo variable, dependiendo de la condiciones de formación. Su fórmula está convencionalmente representa como Pr 6 O 11.
Otros compuestos de praseodimio incluyen:
- Fluoruros: PrF 2, PrF 3, PrF 4
- Cloruros: PRCL 3
- Bromuros: PrBr 3, Pr 2 Br 5
- Yoduros: PrI 2, PrI 3, Pr 2 I 5
- Óxidos: Pro 2, Pr 2 O 3, Pr 6 O 11
- Sulfuros: ERP, Pr 2 S 3
- Sulfatos : Pr 2 (SO 4) 3
- Seleniuros: PRSE
- Telururos: Prte, Pr 2 Te 3
- Nitruros: PRN
Isótopos
Naturalmente praseodimio se producen se compone de una estable isótopo , praseodimio-141, que es de uso en RMN y Espectroscopia EPR. 38 radioisótopos se han caracterizado, con el ser praseodimio-143 más estable con una vida media de 13,57 días y praseodimio-142 con una vida media de 19,12 horas. Todos los restantes isótopos radiactivos tienen vidas medias que son menos de seis horas, y la mayoría de ellos tienen una vida media que son menos de 10 minutos. Este elemento también tiene 15 isómeros nucleares, siendo el praseodimio-138m de más larga vida, praseodimio-134m, y praseodimio-142m. Existen los núcleos de isómeros nucleares en un equilibrio delicado o metaestabilidad debido a por lo menos un nucleón que tiene una estado de energía emocionado.
Los isótopos de gama praseodimio en número de masa 121 a 159. Los más comunes modo de desintegración de 20 isótopos con números de masa menor que el isótopo estable más abundante, praseodimio-141 es β + decaimiento, isótopos de cerio forman principalmente (58 protones) como productos de desintegración. El modo de desintegración más común para 18 isótopos con números de masa mayores que praseodimio-141 es β - decaimiento, formando principalmente isótopos de neodimio (60 protones) como productos de desintegración.
Historia
En 1839 Mosander extrae un óxido que llamó "lantana" (véase lantana), que era el óxido del elemento recién descubierto de lantano , de una mezcla de crudo de cerio nitrato. En 1841, Mosander llegó a demostrar que "lantana" fue la fuerza básica de una mezcla de óxidos de elementos raros tierra más y fue el último en ser precipitado de una solución ácida cuando se añadió base, o el primero en ser disuelto cuando los óxidos mixtos se lixivia con ácido diluido. La tierra rara menos básico restante (s) retuvo el color rosado, y Mosander llama esta fracción restante " didimio. "En 1874, Per Teodor Cleve concluyó que didimio era en realidad dos elementos, y en 1879, Lecoq de Boisbaudran aisló una nueva tierra, samario , de "didimio" obtenido del mineral samarskita. Didimio cruda realidad contenía tres elementos, y en 1885, el austriaco baron químico Carl Auer von Welsbach separó didimio en dos elementos, praseodimio y neodimio , que dieron sales de diferentes colores .
El nombre proviene de praseodimio los griegos prasios (πράσιος), que significa verde y dídimo (δίδυμος), gemela. El praseodimio es con frecuencia mal escrito como praseody n io.
Leo Moser (hijo de Ludwig Moser, fundador de la Moser Cristalería en lo que hoy es Karlovy Vary, Bohemia, en la República Checa, que no debe confundirse con Leo Moser, un matemático) investigó el uso de praseodimio en la coloración de cristal a finales de 1920. El resultado fue un vaso de color verde amarillo dado el nombre de "Prasemit". Sin embargo, un color similar podría lograrse con colorantes que cuestan sólo una fracción diminuta de lo que costo praseodimio a finales de 1920, de manera que el color no era popular, se hicieron algunas piezas, y los ejemplos son ya muy raros. Moser también mezclado con praseodimio neodimio para producir vidrio "Heliolite" ("Heliolit" en alemán ), que fue más ampliamente aceptado. El primer uso comercial duradera de praseodimio purificada, que continúa hoy en día, es en la forma de una mancha de color amarillo anaranjado para la cerámica ", praseodimio Yellow", que es una solución sólida de praseodimio en el silicato de circonio (circón) de celosía. Esta mancha no tiene toque de verde en ella. Por el contrario, en suficientemente altas cargas, vidrio de praseodimio es claramente verde, en lugar de amarillo puro.
El uso de métodos de separación clásicas, praseodimio fue siempre difícil de purificar. Mucho menos abundante que la de lantano y neodimio de la que estaba siendo separado (de cerio haber sido desde hace mucho tiempo elimina por la química redox), praseodimio terminó siendo dispersado entre un gran número de fracciones, y los rendimientos resultantes de material purificado eran bajos. El praseodimio ha sido históricamente una tierra rara cuya oferta ha superado la demanda. Esto ha llevado en ocasiones a su ser ofrecido más barata que la más abundante de neodimio. No deseado como tal, mucho praseodimio ha sido comercializada como una mezcla con lantano y cerio, o "LCP" para las primeras letras de cada uno de los constituyentes, para su uso en la sustitución de las mezclas de lantánidos tradicionales que se hacen de bajo costo monacita o bastnäsite. LCP es lo que queda de estas mezclas, después de que el neodimio deseable, y todos los lantánidos más pesados, más raros y más valiosos se han eliminado, por extracción con disolvente. Sin embargo, como la tecnología avanza, se ha encontrado que praseodimio puede ser incorporado en los imanes de neodimio-hierro-boro, extendiendo así el suministro de la gran demanda de neodimio. Así LC está comenzando a reemplazar LCP como resultado.
En la década de 1930, se comprobó (Beck) que el dióxido de praseodimio podría precipitarse de KOH / NaOH se derrite eutécticas, por oxidación por la electroquímica, o por clorato de sodio. Esto formó la base de un método de purificación de laboratorio a pequeña escala.
Aparición
El praseodimio se produce en pequeñas cantidades en la corteza terrestre (9,5 ppm). Se encuentra en los minerales de tierras raras monacita y bastnäsite, típicamente comprende de aproximadamente 5% de los lantánidos contenido en el mismo, y puede ser recuperado de estos minerales por una proceso de intercambio iónico, o por contracorriente extracción con disolventes. De metal Misch, utilizado en la fabricación de encendedores de cigarrillos, históricamente contenía aproximadamente 5% praseodimio metal.
El praseodimio hace un promedio de 8 partes por millón de de suelo peso seco, aunque la concentración de elementos no puede ser tan bajo como 1 parte por millón o tan alto como 15 partes por millón. El praseodimio constituye el 1 parte por trillón de agua de mar . Casi no hay praseodimio en la atmósfera.
Aplicaciones
Usos de praseodimio:
- Como agente de aleación con magnesio para crear metales de alta resistencia que se utilizan en motores de aviación.
- El praseodimio compuesta por 5 por ciento de la versión tradicional de mischmetal.
- El praseodimio está presente en la mezcla de tierra rara cuya fluoruro forma el núcleo de lámparas de arco de carbono que se utilizan en el la industria cinematográfica para iluminación de estudio y luces del proyector.
- Praseodimio compuestos dan vasos y esmaltes un color amarillo.
- El praseodimio se utiliza para colorear circonio cúbico amarillo-verde, para simular el mineral peridoto.
- El praseodimio es un componente de didimio vidrio, que se utiliza para hacer ciertos tipos de soldador 's y soplador de vidrio gafas.
- Cristales de silicato dopados con iones de praseodimio se han utilizado para frenar un pulso de luz a unos pocos cientos de metros por segundo.
- El praseodimio aleado con níquel (PrNi 5) tiene una fuerte tal efecto magneto que ha permitido a los científicos acercarse a menos de una milésima de grado de cero absoluto .
- El dopaje en el praseodimio vidrio de fluoruro permite que sea utilizado como un único modo de fibra amplificador óptico.
- Óxido de praseodimio en solución sólida con ceria, o con ceria- zirconia, se han utilizado como oxidación catalizadores .
- Moderno ferrocerium productos Firesteel, comúnmente referidos como " pedernal ", usado en encendedores, los huelguistas de la antorcha", "iniciadores de fuego de pedernal y acero, etc., contienen alrededor de 4% praseodimio.
Precauciones
Como todos los metales de tierras raras, praseodimio es de baja toxicidad a moderada. El praseodimio no ha conocido papel biológico.
