Praseodymi

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm
Praseodymi,  59Pr
Praseodymium.jpg
Tính chất chung
Tên, ký hiệu Praseodymi, Pr
Phiên âm /ˌprzi.ɵˈdɪmiəm/ PRAY-zee-o-DIM-ee-əm
or /ˌprsi.ɵˈdɪmiəm/ PRAY-see-o-DIM-ee-əm
Hình dạng Xám trắng
Praseodymi trong bảng tuần hoàn
  Hexagonal.png
 
59
Pr
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Số nguyên tử 59
Khối lượng nguyên tử chuẩn 140,90765
Phân loại Nhóm Lantan
Nhóm, phân lớp n/af
Chu kỳ Chu kỳ 6
Cấu hình electron [Xe] 4f3 6s2
mỗi lớp 2, 8, 18, 21, 8, 2
Tính chất vật lý
Màu sắc Xám trắng
Trạng thái vật chất Chất rắn
Nhiệt độ nóng chảy 1208 K ​(935 °C, ​1715 °F)
Nhiệt độ sôi 3793 K ​(3520 °C, ​6368 °F)
Mật độ (gần nhiệt độ phòng) 6,77 g·cm−3 (at 0 °C, 101.325 kPa)
Mật độ ở thể lỏng ở nhiệt độ nóng chảy: 6,50 g·cm−3
Nhiệt lượng nóng chảy 6,89 kJ·mol−1
Nhiệt lượng bay hơi 331 kJ·mol−1
Nhiệt dung 27,20 J·mol−1·K−1

Áp suất hơi

P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
ở T (K) 1771 1973 (2227) (2571) (3054) (3779)
Tính chất nguyên tử
Trạng thái ôxi hóa 4, 3, 2Bazơ nhẹ
Độ âm điện 1,13 (Thang Pauling)
Năng lượng ion hóa Thứ nhất: 527 kJ·mol−1
Thứ hai: 1020 kJ·mol−1
Thứ ba: 2086 kJ·mol−1
Bán kính cộng hoá trị empirical: 182 pm
Độ dài liên kết cộng hóa trị 203±7 pm
Thông tin khác
Cấu trúc tinh thể Lục phương
Vận tốc âm thanh thin rod: 2280 m·s−1 (at 20 °C)
Độ giãn nở nhiệt (r.t.) (α, poly) 6.7 µm·m−1·K−1
Độ dẫn nhiệt 12,5 W·m−1·K−1
Điện trở suất (r.t.) (α, poly)
0.700 µ Ω·m
Tính chất từ Thuận từ [1]
Mô đun Young (Dạng α) 37,3 GPa
Mô đun cắt (Dạng α) 14,8 GPa
Mô đun nén (Dạng α) 28,8 GPa
Hệ số Poisson (Dạng α) 0,281
Độ cứng theo thang Vickers 400 MPa
Độ cứng theo thang Brinell 481 MPa
Số đăng ký CAS 7440-10-0
Đồng vị ổn định nhất
Bài chính: Đồng vị của Praseodymi
iso NA Chu kỳ bán rã DM DE (MeV) DP
141Pr 100% 141Pr ổn định với 82 nơtron
142Pr Tổng hợp 19,12 giờ β 2.162 142Nd
ε 0.745 142Ce
143Pr Tổng hợp 13,57 ngày β 0.934 143Nd

Praseodymi (tên Latinh: Praseodymium) là một nguyên tố hóa học có ký hiệu Prsố nguyên tử là 59.

Đặc trưng[sửa | sửa mã nguồn]

Praseodymi là một kim loại mềm màu trắng bạc thuộc về nhóm Lantan. Nó có khả năng chống ăn mòn trong không khí tốt hơn một chút so với europi, lantan, xeri hay neodymi, nhưng nó phát triển một lớp che phủ bằng ôxít màu xanh lục dễ bở vụn ra khi bị lộ ra ngoài không khí, làm cho nó tiếp tục bị ôxi hóa. Vì lý do này, praseodymi nên được lưu trữ trong dầu khoáng nhẹ hay trong lọ đậy kín. Trong các dạng hợp chất của nó, praseodymi thường có trạng thái ôxi hóa +3 và/hoặc +4. Praseodymi (IV) là một chất ôxi hóa mạnh, nhanh chóng ôxi hóa nước thành ôxy nguyên tố dạng phân tử hay axít clohiđríc thành clo nguyên tố. Vì thế, trong dung dịch lỏng, chỉ có trạng thái ôxi hóa +3 là hay bắt gặp. Các muối praseodymi (III) có màu vàng-lục, và trong dung dịch, tồn tại trong phổ hấp thụ tương đối đơn giản trong khoảng nhìn thấy, với một dải nằm trong khoảng vàng-da cam ở bước sóng 589-590 nm (trùng với bức xạ kép của natri) và ba dải nằm trong khu vực lam/tím, ở bước sóng xấp xỉ 444, 468 và 482 nm. Các vị trí này biến động nhẹ với phản-ion. Ôxít praseodymi, thu được bởi đốt cháy các muối như oxalat hay cacbonat trong không khí, có màu đen (với dấu vết màu nâu hay lục) và chứa praseodymi +3 cùng +4 theo một tỷ lệ hơi biến thiên, phụ thuộc vào điều kiện hình thành. Công thức của nó thường được coi gần đúng là Pr6O11.

Ứng dụng[sửa | sửa mã nguồn]

Các công dụng của praseodymi:

Lịch sử[sửa | sửa mã nguồn]

Tên gọi praseodymi có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp prasios nghĩa là xanh lục và didymos nghĩa là đôi, kép.

Năm 1841, Mosander đã tách ra loại đất hiếm didymi từ lantana. Năm 1874, Per Teodor Cleve kết luận rằng didymi trên thực tế là hai nguyên tố và năm 1879, Lecoq de Boisbaudran đã cô lập được một nguyên tố đất hiếm mới là samari từ didymi thu được từ khoáng vật samarskit. Năm 1885, nhà hóa học người Áo là nam tước Carl Auer von Welsbach đã tách didymi thành hai nguyên tố, là praseodymi và neodymi, với các muối của chúng có màu sắc khác biệt.

Leo Moser (con trai của Ludwig Moser, người sáng lập ra Moser Glassworks ở khu vực ngày nay là Karlovy Vary, Bohemia, Cộng hòa Séc, không nhầm với Leo Moser, một nhà toán học) đã nghiên cứu việc sử dụng praseodymi trong tạo màu thủy tinh vào cuối thập niên 1920. Kết quả là loại thủy tinh màu vàng-lục có tên gọi "Prasemit". Tuy nhiên, màu tương tự có thể thu được với các chất tạo màu có giá thành chỉ bằng một phần nhỏ giá thành của praseodymi vào cuối thập niên đó, do vậy kính màu với chất tạo màu là praseodymi đã không phổ biến, chỉ một vài miếng đã được tạo ra và các mẫu kính này hiện nay là rất hiếm. Moser cũng pha trộn praseodymi với neodymi để sản xuất thủy tinh "Heliolit", được chấp nhận rộng rãi hơn. Sử dụng thương mại kéo dài đầu tiên của praseodymi, còn tiếp tục cho tới nay, là trong dạng thuốc màu vàng-da cam cho gốm sứ, tức "vàng Praseodymi", là dung dịch rắn của praseodymi trong lưới tinh thể silicat ziriconi (ziricon). Thuốc màu này không có vết màu xanh lục trong nó. Ngược lại, khi có một lượng đủ cao thì thủy tinh praseodymi lại có màu xanh lục đặc trưng chứ không phải màu vàng thuần khiết.

Sử dụng các phương pháp chia tách kinh điển, praseodymi luôn luôn là rất khó để làm tinh khiết. Ít phổ biến hơn so với lantan và neodymi mà từ đó nó được tách ra (xeri đã được loại bỏ bằng phản ứng ôxi hóa khử), praseodymi cuối cùng bị phân tán trong một lượng lớn các phần nhỏ, và hiệu suất thu được của vật liệu tinh chế là rất thấp. R. J. Callow[3] đưa ra một hệ thống tinh chế sử dụng kết tinh nitrat amoni kép, bằng cách đó các nguyên tố đất hiếm trong monazit (trong các điều kiện trạng thái dừng, sử dụng việc tái chế thích hợp các phần nhỏ hỗn tạp) cung cấp 10% hàm lượng đất hiếm như là phần chứa 40% praseodymi. Vào cuối thập niên 1950, Lindsay Chemical Division[4] của American Potash and Chemical Corporation, vào thời gian đó là nhà sản xuất lớn nhất các kim loại đất hiếm trên thế giới, đưa ra các muối praseodymi, được làm tinh khiết theo cách này, ở các cấp 30% và 45%. Rẻ nhất trong số này là các nitrat amoni kép, trực tiếp từ hệ thống tinh lọc: 30%: $6,30/lb. ($3,85/lb. cho các lượng 50-lb.) hoặc 45%: $8,20/lb. ($4,95/lb. cho các lượng 50-lb.)[4]. Mức giá cho 1 pao các ôxít tương ứng là 22,50 và 29,90 cho 2 cấp tinh khiết. Dây chuyền sản xuất này nhanh chóng bị biến mất từ các bảng giá và được thay thế bằng praseodymi được tinh chế theo phương pháp trao đổi ion. Vào năm 1959, ôxít praseodymi 99% có giá ở mức $40/lb. và phẩm cấp 99,9% có giá $50 mỗi pao, hay tương ứng là 20 hay 25 US cents mỗi gam, khi mua lượng nhỏ.

Theo dòng lịch sử, praseodymi từng là nguyên tố đất hiếm mà việc cung cấp nó đã từng vượt quá nhu cầu. Điều này đôi khi dẫn tới giá cả mua bán nó rẻ hơn cả của neodymi, nguyên tố phổ biến hơn. Không mong muốn điều đó, phần nhiều praseodymi đã được tiếp thị như là hỗn hợp với lantanxeri, hay "LCP" (viết tắt từ ba chữ cái đầu tiên trong tiếng Latinh để chỉ mỗi nguyên tố), để sử dụng thay thế cho các hỗn hợp các nguyên tố nhóm lantan truyền thống được tạo ra không quá đắt từ các khoáng vật monazit hay bastnaesit. LCP là những gì còn lại của những hỗn hợp như thế, sau khi neodymi mong muốn và tất cả các nguyên tố khác trong nhóm lantan nhưng nặng hơn, hiếm hơn và có giá trị hơn đã được chiết tách ra bằng chiết dung môi. Tuy nhiên, khi công nghệ tiến triển, praseodymi đã tìm được khả năng kết hợp trong các nam châm neodymi-sắt-bo, do đó mở rộng việc cung cấp của neodymi có nhu cầu nhiều hơn. Vì thế, như là kết quả của điều này, LC bắt đầu thay thế dần cho LCP.

Phổ biến[sửa | sửa mã nguồn]

Praseodymi có sẵn ở lượng nhỏ trong lớp vỏ Trái Đất (9,5 ppm). Nó được tìm thấy trong các khoáng vật đất hiếm như monazitbastnasit, thông thường chiếm khoảng 5% các nguyên tố nhóm lantan chứa trong đó, và có thể được phục hồi từ bastnasit hay monazit bằng công nghệ trao đổi ion hay bằng chiết dung môi ngược dòng.

Praseodymi cũng chiếm khoảng 5% của misch metal.

Hợp chất[sửa | sửa mã nguồn]

Các hợp chất của praseodymi bao gồm:

Xem thêm hợp chất praseodymi.

Đồng vị[sửa | sửa mã nguồn]

Praseodymi phổ biến trong tự nhiên là một đồng vị (Pr141) ổn định. Tuy vậy, 38 đồng vị phóng xạ cũng đã được nêu đặc trưng với các đồng vị ổn định nhất là Pr143chu kỳ bán rã 13,57 ngày và Pr142 có chu kỳ bán rã 19,12 giờ. Tất cả các đồng vị phóng xạ còn lại có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 5,985 giờ và phần lớn trong số này có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 33 giây. Nguyên tố này cũng có 6 trạng thái giả ổn định với ổn định nhất là Pr138m (t½ 2,12 giờ), Pr142m (t½ 14,6 phút) và Pr134m (t½ 11 phút).

Các đồng vị của praseodymi có nguyên tử lượng nằm trong khoảng từ 120,955 u (Pr121) tới 158,955 u (Pr159). Phương thức phân rã chủ yếu trước đồng vị ổn định Pr141bắt điện tử còn phương thúc phân rã chủ yếu sau Pr141phân rã β. Sản phẩm phân rã chủ yếu trước Pr141 là các đồng vị của nguyên tố 58 (xeri) còn sản phẩm phân rã chủ yếu sau Pr141 là các đồng vị của nguyên tố 60 (neodymi).

Phòng ngừa[sửa | sửa mã nguồn]

Giống như mọi nguyên tố đất hiếm khác, praseodymi có độc tính từ nhẹ tới vừa phải. Praseodymi chưa được biết đến là có vai trò sinh học nào hay không.

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ M. Jackson "Magnetism of Rare Earth" The IRM quarterly col. 10, No. 3, p. 1, 2000
  2. ^ Emsley, John (2001). Nature's building blocks. Nhà in Đại học Oxford. tr. trang 342. ISBN 0-19-850341-5. 
  3. ^ R.J. Callow, "The Industrial Chemistry of the Lanthanons, Yttrium, Thorium and Uranium", Nhà in Pergamon, 1967
  4. ^ a ă Price Lists của Lindsay Chemical Division, American Potash & Chemical Corporation, West Chicago, Illinois, ngày 1-10-1958 hay 20-1-1959

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]

Nhóm → 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
↓ Chu kỳ
1 1
H

2
He
2 3
Li
4
Be

5
B
6
C
7
N
8
O
9
F
10
Ne
3 11
Na
12
Mg

13
Al
14
Si
15
P
16
S
17
Cl
18
Ar
4 19
K
20
Ca
21
Sc
22
Ti
23
V
24
Cr
25
Mn
26
Fe
27
Co
28
Ni
29
Cu
30
Zn
31
Ga
32
Ge
33
As
34
Se
35
Br
36
Kr
5 37
Rb
38
Sr
39
Y
40
Zr
41
Nb
42
Mo
43
Tc
44
Ru
45
Rh
46
Pd
47
Ag
48
Cd
49
In
50
Sn
51
Sb
52
Te
53
I
54
Xe
6 55
Cs
56
Ba
*
72
Hf
73
Ta
74
W
75
Re
76
Os
77
Ir
78
Pt
79
Au
80
Hg
81
Tl
82
Pb
83
Bi
84
Po
85
At
86
Rn
7 87
Fr
88
Ra
**
104
Rf
105
Db
106
Sg
107
Bh
108
Hs
109
Mt
110
Ds
111
Rg
112
Cn
113
Uut
114
Fl
115
Uup
116
Lv
117
Uus
118
Uuo

* Họ Lantan 57
La
58
Ce
59
Pr
60
Nd
61
Pm
62
Sm
63
Eu
64
Gd
65
Tb
66
Dy
67
Ho
68
Er
69
Tm
70
Yb
71
Lu
** Họ Actini 89
Ac
90
Th
91
Pa
92
U
93
Np
94
Pu
95
Am
96
Cm
97
Bk
98
Cf
99
Es
100
Fm
101
Md
102
No
103
Lr


Đen=Rắn Lục=Lỏng Đỏ=Khí Xám=Chưa xác định Màu của số hiệu nguyên tử thể hiện trạng thái vật chất (ở 0 °C và 1 atm)
Nguyên thủy Từ phân rã Tổng hợp Đường viền ô nguyên tố thể hiện sự hiện diện trong tự nhiên của nguyên tố
Các nhóm cùng gốc trong bảng tuần hoàn
Kim loại kiềm Kim loại kiềm thổ Họ Lantan Họ Actini Kim loại chuyển tiếp
Kim loại yếu Á kim Phi kim Halogen Khí trơ
Thuộc tính hóa học không rõ