عنصر پرازئودیمیم چیست؟ خواص و کاربرد (پرازئودیمیوم)

عنصر پرازئودیمیم (پرازئودیمیوم) به انگلیسی: (Praseodymium) از کلمه یونانی prasios به معنی سبز و didymos به معنی دوقلو گرفته شده است. نام ترکیبی به معنی دوقلو سبز است. پرازئودیمیوم یک فلز انعطاف پذیر با رنگ زرد نقره ای میباشد. از عناصرگروه لانتانید جدول تناوبی عناصر هست. با اکسیژن واکنش به آرامی واکنش می دهد. هنگامی که در معرض هوا قرار می گیرد، یک اکسید سبز ایجاد می کند. این فلز در برابر اکسیداسیون توسط هوا نسبت به سایر فلزات کمیاب، مقاوم تر است اما باید در روغن نگهداری شود یا با پلاستیک پوشانده شود. به سرعت هم با آب واکنش نشان می دهد. جهت آشنایی بیشتر با این عنصر شما را به مطالعه این مطلب در نشریه جهان شیمی فیزیک دعوت میکنیم.

تاریخچه کشف عنصر پرازئودیمیم (پرازئودیمیوم)

عنصر پرازئودیمیم (پرازئودیمیوم) توسط کارل گوستاو موساندر ، شیمیدان سوئدی در سال ۱۸۴۱ از بقایای کمیاب اکسید خاکی که وی didymium نامیده بود، استخراج کرد. در سال ۱۸۸۵ ، بارون کارل اوئر فون ولسباخ ، شیمیدان اتریشی ، دیدیمیم را به دو نمک با رنگ های مختلف تقسیم کرد و که آنها را پرازئودیمیم ، به علت رنگ سبزش و نئودیمیوم نامگذاری کرد.

ویژگی های عنصر پرازئودیمیم

طبقه بندی: عنصر پرازئودیمیم (پرازئودیمیوم) یک فلز لانتانید و خاک کمیاب است

رنگ: نقره ای-سفید

وزن اتمی: ۱۴۰.۹۰۷۷

حالت: جامد

عدد اتمی ۵۹

وزن اتمی ۱۴۰.۹۰۷۶۵

نقطه ذوب ۹۳۱ درجه سانتی گراد (۱،۷۰۸ درجه فارنهایت)

نقطه جوش ۳،۵۲۰ درجه سانتی گراد (۶،۳۶۸ درجه فارنهایت)

وزن مخصوص ۶.۷۷۳

حالتهای اکسیداسیون +۳ ، +۴

پیکربندی الکترون [Xe] 4f 36s2

تراکم ۶.۸ g.cm-3

شعاع Vanderwaals ناشناخته است

شعاع یونی ۰.۱۰۱ نانومتر (+۳)

ایزوتوپ ها ۵

پوسته الکترونیکی [Xe] 4f3 6s2

انرژی اولین یونیزاسیون ۵۲۲ kJ.mol ^-۱

انرژی یونیزاسیون دوم ۱۰۱۶ kJ.mol ^-۱

انرژی یونیزاسیون سوم ۲۰۸۲.۴ kJ.mol ^-۱

انرژی یونیزاسیون چهارم ۳۷۵۲ kJ.mol ^-۱

انرژی یونیزاسیون پنجم ۵۵۳۴ kJ.mol ^-۱

پتانسیل استاندارد – ۲.۴۷ ولت

الکترون: ۵۹

پروتون: ۵۹

نوترون در ایزوتوپ فراوان: ۸۲

خواص و ویژگی های عنصر پرازئودیمیم (پرازئودیمیوم)

عنصر پرازئودیمیم یک فلز نقره ای خاکی کمیاب، نرم ، چکش خوار و شکل پذیر است. یکی از فلزات کمیاب از لانتانیدهای جدول تناوبی میباشد.

اگرچه پرازئودیمیم نسبت به سایر فلزات کمیاب خاکی در برابر خوردگی هوا مقاوم تر است ، اما هنگامی که در معرض هوا قرار می گیرد ، می تواند پوشش اکسید سبز ایجاد کند.

پرازئودیمیوم با آب واکنش داده و هیدروکسید پراسئودیمیوم به علاوه گاز هیدروژن را ایجاد می کند.

پرازئودیمیوم معمولاً به عنوان یک یون سه ظرفیتی ، Pr3+ وجود دارد. بیشتر نمک های آن سبز کم رنگ هستند.

عنصر پرازئودیمیوم ترکیبات سه ظرفیتی زیتونی سبز Pr2O3 تشکیل می دهد که به راحتی در اسیدها حل می شود و نمک های پرازئودیمیم سه ظرفیتی سبز تولید می کند.

ایزوتوپ های عنصر پرازئودیمیم

عنصر پرازئودیمیم تنها یک ایزوتوپ پایدار و طبیعی دارد بنام ۱۴۱Pr. یک عنصر تک هسته ای میباشد. این ایزوتوپ دارای ۸۲ نوترون است.

تمام ایزوتوپهای عنصر پرازئودیمیم نیمه عمر کمتر از یک روز (و بیشتر زیر یک دقیقه) دارند ، به استثنای ۱۴۳Pr با نیمه عمر ۱۳.۶ روز. ۱۴۳Pr و ۱۴۱Pr حاصل از شکافت اورانیوم هستند.

منابع عنصر پرازئودیمیم

عنصر پرازئودیمیم در طبیعت یافت نمی شود ، اما عمدتا در مونازیت و باستنازیت یافت می شود. پرازئودیمیم در انواع مواد معدنی یافت میشود. مقادیر بیشتری از عنصر در مونازیت و باستنازیت وجود دارد. تکنیک های جدید ، مانند تبادل یونی و استخراج حلال ، منجر به جداسازی آسان بسیاری از عناصر کمیاب شده است. پرازئودیمیم را می توان از طریق کاهش کلسیم کلرید بی آب فلوراید نیز بدست آورد.

کاربرد عنصر پرازئودیمیم

این عنصر مانند بقیه عناصر جدول مندلیف کاربرد گسترده ای دارد. از مهمترین و بیشترین کاربردهای این عنصر میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

• عنصر پرازئودیمیم معمولاً به عنوان عامل آلیاژی با منیزیم استفاده می شود که فلزی با استحکام بالا برای موتورهای هواپیما ایجاد می کند.
• در چراغ های قوس کربنی در صنعت فیلمبرداری برای روشنایی استودیو و چراغ های پروژکتور استفاده می شود. این عنصر اغلب به کابل فیبر نوری به عنوان عامل دوپینگ اضافه می شود تا به تقویت سیگنال کمک کند.
• نمک های پرازئودیمیم می توانند به لیوان ها و مینای دندان رنگ زرد روشن و طبیعی بدهند. شیشه دیدیمیم ، که حاوی پرازئودیمیم است ، برای جوشکارها و عینک ایمنی بکار میرود.
• پرازئودیمیم در آهنرباهای دائمی با شدت بالا استفاده می شود که در موتورهای الکتریکی و ژنراتورهای مورد استفاده در خودروهای هیبریدی و توربین های بادی ضروری است.
• پرازئودیمیم در باتری های قابل شارژ نیکل هیدرید برای خودروهای هیبریدی استفاده می شود. الکترود منفی (کاتد) در باتری های نیکل هیدرید مخلوطی از هیدریدهای فلزی هستند. به طور معمول یک هیدرید فلزی شیشه ای کمیاب حاوی پرازئودیمیوم ، نئودیمیوم ، لانتانیم و سریم.

دیگر کاربردهای عنصر پرازئودیمیم

• چخماق های فندکی شعله ای از فلز مخروطی (آلیاژ خاک کمیاب) حاوی پرازئودیمیوم برای تولید جرقه در اثر اصطکاک استفاده می کنند.
• نمک های پرازئودیمیم برای رنگ آمیزی شیشه ها و مینای دندان استفاده می شود.
• پرازئودیمیم در هسته چراغهای قوس کربنی با شدت بالا که توسط صنعت فیلمبرداری و در نور افکن استفاده می شود.
• این عنصر در چوب های سبک سیگار استفاده می شود.
• به دلیل توانایی آن در رنگ زرد خوب به شیشه معروف است. این شیشه اشعه مادون قرمز را فیلتر می کند ، بنابراین در عینک هایی که از چشم جوشکاران محافظت می کند استفاده می شود.
• پرازئودیمیم در وسائل خانه در تجهیزاتی مانند تلویزیون های رنگی ، لامپهای فلورسنت ، لامپهای کم مصرف و شیشه ها یافت. همه مواد شیمیایی کمیاب دارای خواص قابل مقایسه هستند.
• استفاده از پرازئودیمیم همچنان در حال افزایش است ، زیرا این ماده برای تولید کاتالیزور و صیقل دادن شیشه مناسب است.

عنصر پرازئودیمیم در محیط زیست

عنصر پرازئودیمیم یکی از عناصر نادر است. چهار برابر بیشتر از قلع وجود دارد. معمولاً فقط در دو نوع مختلف سنگ معدن یافت می شود.

عمده سنگ معدن تجاری که پرازئودیمیم در آن یافت می شود مونازیت و باستنازیت است. مناطق اصلی معدن چین ، ایالات متحده ، برزیل ، هند ، سریلانکا و استرالیا هستند. ذخایر این عنصر حدود ۲ میلیون تن تخمین زده می شود. تولید جهانی اش حدود ۲۵۰۰ تن در سال است.

اثرات عنصر پرازئودیمیم بر سلامتی

عنصر پرازئودیمیم دارای سمیت کم تا متوسط ​​است. نمکهای محلول پرازئودیمیم سمی هستند ، اما نمکهای نامحلول غیر سمی بوده ولی محرک پوست و چشم میباشند.

این عنصر در محیط زیست بسیار خطرناک است و در مواجهه طولانی مدت باعث آسیب ریه میشود و هنگامی که در بدن تجمع یابد، می تواند تهدیدی برای سلامت کبد باشد.

اثرات زیست محیطی عنصر پرازئودیمیم

عنصر پرازئودیمیم توسط صنایع تولید کننده بنزین وارد محیط زیست می شود. وقتی وسایل خانگی حاوی این عنصر دور ریخته می شود، وارد محیط زیست خواهد شد. پرازئودیمیم به تدریج در خاکها و محیط آبی تجمع می یابد و در نهایت منجر به افزایش این عنصر در انسان ، حیوانات و خاک می شود.

پرازئودیمیم در حیوانات آبزی باعث آسیب به غشای سلولی شده و باعث تأثیر منفی بر تولید مثل و عملکرد سیستم عصبی میشود.