Das chemische Element Praseodym zählt zu den Lanthaniden und Seltenen Erden. Es wurde im Jahr 1885 von Carl Auer von Welsbach entdeckt.
Datenbereich
| Klassifizierung: | Praseodym ist ein Lanthanid und Seltenerdmetall |
| Farbe: | silbrig-weiß |
| Atomgewicht: | 140.9077 |
| Zustand: | fest |
| Schmelzpunkt: | 931 oC, 1204 K |
| Siedepunkt: | 3510 oC, 3783 K |
| Elektronen: | 59 |
| Protonen: | 59 |
| Neutronen im häufigsten Isotop: | 82 |
| Elektronenschalen: | 2,8,18,21,8,2 |
| Elektronenkonfiguration: | 4f3 6s2 |
| Dichte @ 20oC: | 6.77 g/cm3 |
Mehr anzeigen, darunter: Wärme, Energien,
Oxidation, Reaktionen, Verbindungen, Radien, Leitfähigkeiten
| Atomisches Volumen: | 20.8 cm3/mol | |
| Struktur: | dicht gepackt (ABCB) | |
| Härte: | – | |
| Spezifische Wärmekapazität | 0,19 J g-1 K-1 | |
| Schmelzwärme | 6.890 kJ mol-1 | |
| Zerstäubungswärme | 356 kJ mol-1 | |
| Verdampfungswärme | 332,63 kJ mol-1 | |
| 1. Ionisierungsenergie | 523.2 kJ mol-1 | |
| 2. Ionisierungsenergie | 1018 kJ mol-1 | |
| 3. Ionisierungsenergie | 2086 kJ mol-1 | |
| Elektronenaffinität | 50 kJ mol-1 | |
| Min. Oxidationszahl | 0 | |
| Min. gemeinsame Oxidationszahl | 0 | |
| Maximale Oxidationszahl | 4 | |
| Max. gemeinsame Oxidationszahl | 3 | |
| Elektronegativität (Pauling-Skala) | 1,13 | |
| Polarisierbarkeitsvolumen | 28.2 Å3 | |
| Reaktion mit Luft | mild, ⇒ Pr6O11 | |
| Reaktion mit 15 M HNO3 | mild, ⇒ Pr(NO3)3 | |
| Reaktion mit 6 M HCl | mild, ⇒ H2, PrCl3 | |
| Reaktion mit 6 M NaOH | – | |
| Oxid(e) | PrO2, Pr2O3 (grün), Pr6O11 (schwarz) | |
| Hydrid(e) | PrH2, PrH3 | |
| Chlorid(e) | PrCl3 | |
| Atomradius | 185 pm | |
| Ionischer Radius (1+ Ion) | – | |
| Ionenradius (2+ Ion) | – | Ionenradius (3+ Ion) | 113 pm |
| Ionenradius (1- Ion) | – | |
| Ionenradius (2- Ion) | – | Ionenradius (3- Ion) | – |
| Wärmeleitfähigkeit | 12.5 W m-1 K-1 | |
| Elektrische Leitfähigkeit | 1.5 x 106 S m-1 | |
| Gefrier-/Schmelzpunkt: | 931 oC, 1204 K |
Praseodym-Metall unter Argon-Gas gelagert. Image Ref.(5)
Entdeckung von Praseodym
Praseodym wurde erstmals 1885 in Wien vom österreichischen Wissenschaftler Carl Auer von Welsbach identifiziert. Es wurde in „Didymium“ entdeckt, einer Substanz, die 1841 von Carl Mosander fälschlicherweise für ein neues Element gehalten wurde. (1)
Das nicht existierende ‚Didymium‘ erhielt in Mendelejews erster Ausgabe des Periodensystems 1869 sogar das Symbol Di.
Im Jahr 1879 entdeckte der französische Chemiker Lecoq de Boisbaudran Samarium und trennte es von ‚Didymium‘. (1)
Nach der Entdeckung des Samariums wurde festgestellt, dass das Absorptionsspektrum von ‚Didymium‘ unterschiedliche Ergebnisse lieferte, je nachdem, aus welchem Mineral es gewonnen worden war. (2)
Bohuslav Brauner, der in Prag arbeitete, veröffentlichte 1882 eine Arbeit über Atomgewichtsbestimmungen für Seltene Erden und seine Daten für „Didymium“ waren variabel. Brauner kam zu der Überzeugung, dass es sich bei ‚Didymium‘ um ein Gemisch von Elementen handelte; er versuchte, sie zu trennen, was ihm aber nicht gelang. (2)
Im Jahr 1885 erkannte Carl Welsbach, der das „Didymium“ 14 Jahre zuvor entdeckt hatte, dass es sich eigentlich um eine Mischung aus zwei völlig neuen Elementen handelte. Er nannte diese Praseodym und Neodym. Welsbach ließ „Didymium“ zu Nitratsalzen reagieren, die er dann aus Salpetersäure fraktioniert kristallisierte, um grünlich-braune Praseodym- und rosafarbene Neodym-Salze zu erhalten.
Die fraktionierten Kristallisationsexperimente waren sehr zeitaufwendig und umfassten mehr als hundert Kristallisationsvorgänge, die jeweils bis zu 48 Stunden dauerten.
Praseodym wurde nach den griechischen Wörtern „prasios didymos“ benannt, was „grüner Zwilling“ bedeutet und seine grünen Salze und die enge Verbindung mit Neodym widerspiegelt.
Reines metallisches Praseodym wurde erstmals 1931 hergestellt. (3)
Praseodym wird in Elektromotoren und Generatoren von Hybridautos, iPods, Studiobeleuchtung und Flugzeugtriebwerken verwendet.
Praseodym färbt Glas. (Foto: Materialscientist)
Im Uhrzeigersinn von oben Mitte: Seltene Erden-Oxide von Praseodym, Cer, Lanthan, Neodym, Samarium und Gadolinium. Bild: LLNL.
Erscheinungen und Eigenschaften
Schädliche Wirkungen:
Praseodym gilt als mäßig giftig.
Eigenschaften:
Praseodym ist ein weiches, formbares, dehnbares, silbriges Metall.
Praseodym gehört zu den Lanthaniden-Seltenerdmetallen.
Es bildet an der Luft eine flockige schwarze Oxidschicht (Pr6O11). Anders als viele Metalloxidschichten schützt diese das Metall nicht vor weiterer Oxidation. Das blassgrüne Sesquioxyd, Pr2O3, ist an der Luft nicht stabil. (4)
Praseodym reagiert mit Wasser unter Bildung von Praseodymhydroxid und Wasserstoffgas.
Praseodym liegt in seinen Verbindungen meist als dreiwertiges Ion, Pr3+, vor. Die meisten seiner Salze haben eine hellgrüne Farbe.
Verwendung von Praseodym
Praseodym wird in hochintensiven Dauermagneten verwendet, die in Elektromotoren und Generatoren für Hybridautos und Windkraftanlagen unverzichtbar sind.
Praseodym wird in Nickel-Metallhydrid-Akkus (NiMH) für Hybridautos verwendet. Die negative Elektrode (Kathode) in NiMH-Batterien ist eine Mischung aus Metallhydriden – typischerweise ein Seltenerd-Mischmetallhydrid, das Praseodym, Neodym, Lanthan und Cer enthält.
Das Metall wird als Legierungsmittel mit Magnesium verwendet, wodurch ein hochfestes Metall für Flugzeugtriebwerke entsteht.
Praseodym wird verwendet, um spezielle gelbe Glasbrillen für Glasbläser und Schweißer herzustellen.
Flammenfeuerzeuge verwenden Mischmetall (eine Seltenerdlegierung), das Praseodym enthält, um durch Reibung Funken zu erzeugen.
Praseodym-Salze werden zum Färben von Gläsern und Emaillen verwendet.
Praseodym wird auch im Kern von hochintensiven Kohlebogenlampen verwendet, die von der Filmindustrie und in Flutlichtanlagen eingesetzt werden.
Häufigkeit und Isotope
Häufigkeit Erdkruste: 8.7 Teile pro Million nach Gewicht, 1,3 Teile pro Million nach Mol
Häufigkeit Sonnensystem: 1 Teil pro Milliarde nach Gewicht, 5 Teile pro Billion nach Mol
Kosten, rein: $470 pro 100g
Kosten, lose: $ pro 100g
Quelle: Praseodym kommt in der Natur nicht frei vor, sondern ist in einer Reihe von Mineralien enthalten, vor allem in Monazit und Bastnaesit. Es wird kommerziell durch Ionenaustauschtechniken und Gegenstrom-Flüssig-Flüssig-Extraktionsverfahren aus Monazitsand und Bastnaesit gewonnen. Praseodym-Metall kann durch Reduktion des wasserfreien Chlorids hergestellt werden.
Isotope: Praseodym hat 32 Isotope, deren Halbwertszeiten bekannt sind, mit den Massenzahlen 121 bis 154. Natürlich vorkommendes Praseodym besteht aus seinem einen stabilen Isotop, 141Pr.
- David R. Lide, CRC Handbook of the Chemistry and Physics 86th Edition, Taylor and Francis, 2005, 4-32.
- Ferenc Szabadváry, Handbook of the Chemistry and Physics of the Rare Earths Vol. 11., Elsevier Science Publishers., 1998, S. 61.
- John Emsley, Nature’s building blocks: an A-Z guide to the elements., Oxford University Press, 2003, p341.
- A lanthanide Lanthology part II., Molycorp, Inc. Mountain Pass, CA, U.S.A., p30,
- Foto: Jurii
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"Praseodymium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 18 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/praseodymium.html>.