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鐠是一種化學元素,它的化學符號是Pr,原子序數59,原子量140.90765,,屬於鑭系元素,也是稀土元素之一。元素名來源於希臘文,原意是「綠色」。1841年瑞典化學家莫桑德爾從鈰土中得到鐠、釹的混合物;1885年奧地利的韋耳斯拔從中分離出綠色的鐠鹽和玫瑰色的釹鹽,確定它們是兩種新元素。鐠在地殼中的含量約0.000553%,常於其它稀土元素共生於許多礦物中。天然穩定同位素只有鐠141。

1 鐠 -概述

鐠

鐠是一種銀白色的,中等柔軟的金屬元素,是鑭系元素,在空氣中抗腐蝕能力比鑭、鈰、釹和銪都要強,但暴露在空氣中會產生一層易碎的綠色氧化物,所以純鐠必須在礦物油或密封塑料中保存。

鐠為淡黃色金屬,質地較軟,有延展性;熔點931°C,沸點3512°C,密度6.773克/厘米³。鐠在空氣中緩慢形成綠色易碎氧化物層;鐠通常以三價氧化態存在。三氧化二鐠可用於製造優良的高溫陶瓷材料,也用於製造綠色的鐠玻璃;鐠在石油化工方面可用作催化劑。

2 鐠 -性質

鐠
元素周期表·鐠

元素名稱:鐠
元素原子量:140.9
氧化態:
Main  Pr+3 Other  Pr+4 
晶體結構:晶胞為六方晶胞。
晶胞參數:
a = 367.25 pm 
b = 367.25 pm 
c = 1183.54 pm 
α = 90° 
β = 90° 
γ = 120°
維氏硬度:400 MPa     
聲音在其中的傳播速率:(m/S) 2280

鐠
金屬鐠
電離能 (kJ /mol)  
M - M+ 523.1 
M+ - M2+ 1018 
M2+ - M3+ 2086 
M3+ - M4+ 3761 
M4+ - M5+ 5543 
元素在太陽中的含量:(ppm):0.001
元素在海水中的含量:(ppm):太平洋表面  0.00000044
地殼中含量:(ppm):9.5
原子體積:(立方厘米/摩爾):20.8
鐠的化合物包括:氟化物,PrF2,PrF3,PrF4 
氯化物:PrCl3 
溴化物:PrBr3、Pr2Br5 
碘化物:PrI2、PrI3、Pr2I5 
氧化物:PrO2、Pr2O3 
硫化物:PrS、Pr2S3 
硒化物:PrSe 
碲化物:PRTE、Pr2Te3 
氮化物:PrN

3 鐠 -名稱由來

鐠
耐溫優質鐠黃

鐠的名稱 praseodymium 來源於希臘語詞prasios(綠色)和didymos(成對的)。1841年發現鑭的瑞典化學家卡爾•古斯塔夫•莫散德從含鑭的礦物中分離出一種稀有的didymium土,1874年瑞典地質學家波•提奧多•克萊夫證實了didymium土實際是兩種元素的混合物。1879年, 勒考•德•布瓦包得蘭從鈮釔礦(samarskite) 中取得的didymium 土中分離出一種新元素釤,因此取名(praseodymium)。 直到1885年奧地利化學家 C•F•奧爾•馮•韋耳斯拔男爵才成功地將didymium土分離為鐠和釹。兩種元素的金屬鹽的顏色不同。

自莫桑德爾先後發現鑭、鉺和鋱以後,各國化學家特別注意從已發現的稀土元素去分離新的元素。在發現釤和釓的同一時期里,1885年奧地利化學家韋爾塞巴赫從didymium(當時被認為是一種稀土元素)的氧化物中分離出兩種新元素的氧化物,其中一種被命名為preseodidymium,後來被簡化為praseodymium,元素符號Pr。

4 鐠 -發現

鐠
鐠瑪科技

鐠、釓、釤、釹都是從當時被認為是一種稀土元素的didymium中分離出來的。由於它們的發現,didymium不再被保留。而正是它們的發現打開了發現稀土元素的第三道大門,是發現稀土元素的第三階段。但這僅是完成了第三階段的一半工作。確切的將應該是打開了鈰的大門或完成了鈰的分離,另一半就將是打開釔的大門或是完成釔的分離。

鐠是稀土金屬中的一種。稀土是歷史遺留的名稱,從18世紀末葉開始被陸續發現。當時人們慣於把不溶於水的固體氧化物稱作土,例如把氧化鋁叫做陶土,氧化鎂叫苦土。稀土是以氧化物狀態分離出來,很稀少,因而得名稀土,稀土元素的原子序數是21(Sc)、39(Y)、57(La)至71(Lu)。它們的化學性質很相似,這是由於核外電子結構特點所決定的。它們一般均生成三價化合物。鈧的化學性質與其它稀土差別明顯,一般稀土礦物中不含鈧。鉕是從鈾反應堆裂變產物中獲得,放射性元素147Pm半衰期2.7年。過去認為鉕在自然界中不存在,直到1965年,荷蘭的一個磷酸鹽工廠在處理磷灰石中,才發現了鉕的痕量成分。

因此,中國1968年將鉕划入64種有色金屬之外。 1787年瑞典人阿累尼斯(C.A.Arrhenius)在斯德哥爾摩(Stockholm)附近的伊特比(Ytterby)小鎮上尋得了一塊不尋常的黑色礦石,1794年芬蘭化學家加多林(J.Gadolin)研究了這種礦石,從其中分離出一種新物質,三年後(1797年),瑞典人愛克伯格(A.G.Ekeberg)證實了這一發現,並以發現地名給新的物質命名為Ytteia(釔土)。後來為了紀念加多林,稱這種礦石為Gadolinite(加多林礦,即硅鈹釔礦)。 1803年德國化學家克拉普羅茲(M.H.Klaproth)和瑞典化學家柏齊力阿斯(J.J.Berzelius)及希生格爾(W.Hisinger)同時分別從另一礦石(鈰硅礦)中發現了另一種新的物質---鈰土(Ceria)。1839年瑞典人莫桑得爾(C.G.Mosander)發現了鑭和鐠釹混合物(didymium)。

1885年奧地利人威斯巴克(A.V.Welsbach)從莫桑得爾認為是「新元素」的鐠釹混合物中發現了鐠和釹。1879年法國人布瓦普德朗(L.D.Boisbauder)發現了釤。1901年法國人德馬爾賽(E.A.Demarcay)發現了銪。1880年瑞士馬利納克(J.C.G.De Marignac)發現了釓。1843年莫桑得爾發現了鋱和鉺。1886年布瓦普德朗發現了鏑。1879年瑞典人克利夫(P.T.Cleve)發現了鈥和銩。1974年美國人馬瑞斯克(J.A.Marisky)等從鈾裂產物中得到鉕。1879年瑞典人尼爾松(L.F.Nilson)發現了鈧。從1794年加多林分離出釔土至1947年製得鉕,歷時150多年。

5 鐠 -特性及來源

鐠
青銅鐠

自然界中鐠只有一種穩定同位素,141-Pr。 但有38种放射性同位素,其中比較穩定的有143-Pr,半衰期為13.57 天; 142-Pr,半衰期為19.12小時。 其他的放射性同位素的半衰期都超不過5.985 小時,大部分的半衰期少於33秒。鐠還有6個亞穩態,比較穩定的是138m-Pr (t½ 2.12 小時), 142m-Pr (t½ 14.6 分) 和134m-Pr (t½ 11 分)。鐠的同位素原子量從120.955 u (121-Pr)到 158.955 u (159-Pr)。穩定同位素 141-Pr如果放出β射線,會俘獲電子。主要放射產物為鈰的同位素鈰58和釹的同位素釹60。

元素來源:主要存在於獨居石中。常由水合氯化鐠PrCl3•X H2O經脫水後用金屬鈣還原,或由無水氯化鐠經熔融后電解而製得。

6 鐠 -自然界存在狀態

鐠在自然界中存在於獨居石和氟碳鈰礦中,可以用離子交換法提取,在混合稀土金屬中,大約有5%的鐠。

7 鐠 -化合物

鐠的化合物包括:

1、氟化物

(1)PrF2 
(2)PrF3 
(3)PrF4 
2、氯化物 
(1)PrCl3 
3、溴化物 
(1)PrBr3 
(20Pr2Br5 
4、碘化物 
(1)PrI2 
(2)PrI3 
(3)Pr2I5 
5、氧化物 
(1)PrO2 
(2)Pr2O3 
6、硫化物 
(1)PrS 
(2)Pr2S3 
7、硒化物 
(1)PrSe 
8、碲化物 
(1)PrTe 
(2)Pr2Te3 
9、氮化物 
(1)PrN 

8 鐠 -同位素

自然界中鐠只有一種穩定同位素, 141-Pr。 但有38种放射性同位素,其中比較穩定的有143-Pr,半衰期為13.57 天; 142-Pr,半衰期為19.12小時。 其他的放射性同位素的半衰期都超不過5.985 小時,大部分的半衰期少於33秒。鐠還有6個亞穩態,比較穩定的是138m-Pr (t½ 2.12 小時), 142m-Pr (t½ 14.6 分) 和134m-Pr (t½ 11 分)。

鐠的同位素原子量從120.955 u (121-Pr)到 158.955 u (159-Pr)。穩定同位素 141-Pr如果放出β射線,會俘獲電子。主要放射產物為鈰的同位素鈰58和釹的同位素釹60。

9 鐠 -元素用途

 

鐠
鐠釹玻璃光譜圖

1,鐠被廣泛應用於建築陶瓷和日用陶瓷中,其與陶瓷釉混合製成色釉,也可單獨作釉下顏料,製成的顏料呈淡黃色,色調純正、淡雅。

2,用於製造永磁體。選用廉價的鐠釹金屬代替純釹金屬製造永磁材料,其抗氧性能和機械性能明顯提高,可加工成各種形狀的磁體。廣泛應用於各類電子器件和馬達上。

3,用於石油催化裂化。以鐠釹富集物的形式加入Y型沸石分子篩中製備石油裂化催化劑,可提高催化劑的活性、選擇性和穩定性。中國70年代開始投入工業使用,用量不斷增大。

4,鐠還可用於磨料拋光。另外,鐠在光纖領域的用途也越來越廣。

5、製造特種合金和用作催化劑。

6、鐠釹的混合氧化物,常用來製造遮光眼鏡,作為電焊工和玻璃工的防護鏡。鐠和鎂一起用於製造飛機引擎的合金中;用於碳弧光照明的碳芯中;鐠的氧化物用於為玻璃或琺琅添加黃色; 鐠和釹的混合物可以用於製造電焊和玻璃製造使用的護目鏡。

10 鐠 -注意事項

像其他稀土元素一樣,鐠具有慢性低毒,不是生物必須元素。

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