L’élément chimique praséodyme est classé parmi les lanthanides et les terres rares. Il a été découvert en 1885 par Carl Auer von Welsbach.
Zone de données
| Classification : | Le praséodyme est un lanthanide et un métal des terres rares |
| Couleur: | blanc argenté |
| Poids atomique: | 140.9077 |
| État: | solide |
| Point de fusion: | 931 oC, 1204 K |
| Point d’ébullition : | 3510 oC, 3783 K |
| Électrons : | 59 |
| Protons : | 59 |
| Neutrons dans l’isotope le plus abondant : | 82 |
| Coquilles d’électrons : | 2,8,18,21,8,2 |
| Configuration des électrons : | 4f3 6s2 |
| Densité à 20oC : | 6.77 g/cm3 |
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Oxydation, réactions, composés, rayons, conductivités
| Volume atomique: | 20.8 cm3/mol | Structure : | compactée (ABCB) |
| Dureté : | – | |
| Capacité thermique spécifique | 0,19 J g-1 K-1 | |
| Chaleur de fusion | 6.890 kJ mol-1 | Chaleur d’atomisation | 356 kJ mol-1 | Chaleur de vaporisation | 332,63 kJ mol-1 | 1ère énergie d’ionisation | 523.2 kJ mol-1 | 2e énergie d’ionisation | 1018 kJ mol-1 | 3e énergie d’ionisation | 2086 kJ mol-.1 |
| Affinité électronique | 50 kJ mol-1 | |
| Nombre d’oxydation minimal | 0 | Min. commun d’oxydation | 0 |
| Nombre maximal d’oxydation | 4 | |
| Nombre maximal d’oxydation commun | . | 3 |
| Electronégativité (échelle de Pauling) | 1,13 | |
| Volume de polarisabilité | 28.2 Å3 | Réaction avec l’air | douce, ⇒ Pr6O11 |
| Réaction avec 15 M HNO3 | douce, ⇒ Pr(NO3)3 | |
| Réaction avec 6 M HCl | douce, ⇒ H2, PrCl3 | Réaction avec 6 M NaOH | – |
| Oxyde(s) | PrO2, Pr2O3 (vert), Pr6O11 (noir) | Hydrure(s) | PrH2, PrH3 | Chlorure(s) | PrCl3 | Rayon atomique | 18 pm | Rayon ionique (ion 1+) | . – |
| Rayon ionique (ion 2+) | Rayon ionique (ion 3+) | 113 pm | Rayon ionique (1- ion) | – |
| Rayon ionique (2- ion) | – | |
| Rayon ionique (3- ion) | – | |
| Conductivité thermique | 12.5 W m-1 K-1 | |
| Conductivité électrique | 1.5 x 106 S m-1 | |
| Point de congélation/fusion : | 931 oC, 1204 K |
Praseodymium métal stocké sous gaz argon. Image Ref.(5)
Découverte du praséodyme
Le praséodyme a été identifié pour la première fois en 1885, à Vienne, par le scientifique autrichien Carl Auer von Welsbach. Il a été découvert dans le » didymium « , une substance dont Carl Mosander a dit à tort qu’elle était un nouvel élément en 1841. (1)
Le ‘didymium’ inexistant a même reçu le symbole Di dans la première édition du tableau périodique de Mendeleïev en 1869.
En 1879, le chimiste français Lecoq de Boisbaudran a détecté et séparé le samarium du ‘didymium’. (1)
Après la découverte du samarium, on a remarqué que le spectre d’absorption du ‘didymium’ donnait des résultats différents selon le minéral dont il provenait. (2)
Bohuslav Brauner travaillant à Prague, a publié en 1882 un article sur la détermination du poids atomique des éléments de terres rares et ses données pour le ‘didymium’ étaient variables. Brauner devint convaincu que le » didymium » était un mélange d’éléments ; il tenta de les séparer, mais sans succès. (2)
En 1885, Carl Welsbach, qui avait découvert le » didymium » 14 ans plus tôt, s’est rendu compte qu’il s’agissait en fait d’un mélange de deux éléments entièrement nouveaux. Il les nomma praséodyme et néodyme. Welsbach a fait réagir le ‘didymium’ pour former des sels de nitrate, qu’il a ensuite cristallisé de manière fractionnée à partir d’acide nitrique pour obtenir des sels de praséodyme brun verdâtre et des sels de néodyme roses.
Les expériences de cristallisation fractionnée ont pris beaucoup de temps, impliquant plus de cent opérations de cristallisation, chacune pouvant durer jusqu’à 48 heures.
Le praséodyme a été nommé à l’aide des mots grecs » prasios didymos » signifiant » jumeau vert « , reflétant ses sels verts et son association étroite avec le néodyme.
Le praséodyme métallique pur a été produit pour la première fois en 1931. (3)
Le praséodyme est utilisé dans les moteurs et générateurs électriques des voitures hybrides, les iPods, l’éclairage des studios et les moteurs d’avion.
Le verre coloré au praséodyme. (photo : Materialscientist)
Dans le sens des aiguilles d’une montre, à partir du centre supérieur : Oxydes de terres rares de praséodyme, cérium, lanthane, néodyme, samarium et gadolinium. Photo : LLNL.
Apparence et caractéristiques
Effets nocifs :
Le praséodyme est considéré comme modérément toxique.
Caractéristiques :
Le praséodyme est un métal argenté doux, malléable et ductile.
Le praséodyme fait partie des terres rares lanthanides.
Il forme une couche d’oxyde noir floconneux (Pr6O11) dans l’air. Contrairement à de nombreuses couches d’oxyde métallique, celle-ci ne protège pas le métal d’une oxydation ultérieure. Le sesquioxyde vert pâle, Pr2O3, n’est pas stable à l’air. (4)
Le praséodyme réagit avec l’eau pour former de l’hydroxyde de praséodyme plus de l’hydrogène gazeux.
Le praséodyme existe généralement sous forme d’ion trivalent, Pr3+, dans ses composés. La plupart de ses sels sont de couleur vert pâle.
Utilisations du praséodyme
Le praséodyme est utilisé dans les aimants permanents à haute intensité, qui sont essentiels dans les moteurs électriques et les générateurs utilisés dans les voitures hybrides et les éoliennes.
Le praséodyme est utilisé dans les batteries rechargeables à hydrure métallique de nickel (NiMH) pour les automobiles hybrides. L’électrode négative (cathode) des batteries NiMH est un mélange d’hydrures métalliques – généralement un hydrure métallique de misch de terres rares contenant du praséodyme, du néodyme, du lanthane et du cérium.
Le métal est utilisé comme agent d’alliage avec le magnésium créant un métal à haute résistance pour les moteurs d’avion.
Le praséodyme est utilisé pour fabriquer des lunettes de protection en verre jaune spécialisées pour les souffleurs de verre et les soudeurs.
Les pierres à briquet utilisent du métal misch (un alliage de terres rares) contenant du praséodyme pour produire des étincelles par friction.
Les sels de praséodyme sont utilisés pour colorer les verres et les émaux.
Le praséodyme est également utilisé dans le noyau des lampes à arc de carbone à haute intensité utilisées par l’industrie cinématographique et dans l’éclairage par projecteurs.
Abondance et isotopes
Abondance croûte terrestre : 8.7 parties par million en poids, 1,3 partie par million par moles
Abondance système solaire : 1 partie par milliard en poids, 5 parties par billion par moles
Coût, pur : 470 $ par 100g
Coût, en vrac : $ par 100g
Source : Le praséodyme ne se trouve pas à l’état libre dans la nature mais il est présent dans un certain nombre de minéraux principalement la monazite et la bastnaesite. Il est récupéré commercialement par des techniques d’échange d’ions et des procédés d’extraction liquide-liquide à contre-courant à partir de sable de monazite et de bastnaesite. Le praséodyme métal peut être préparé par réduction du chlorure anhydre.
Isotopes : Le praséodyme possède 32 isotopes dont les demi-vies sont connues, avec les numéros de masse 121 à 154. Le praséodyme naturel est constitué de son seul isotope stable, le 141Pr.
- David R. Lide, CRC Handbook of the Chemistry and Physics 86th Edition…, Taylor et Francis, 2005, 4-32.
- Ferenc Szabadváry, Handbook of the Chemistry and Physics of the Rare Earths Vol. 11., Elsevier Science Publishers., 1998, p61.
- John Emsley, Nature’s building blocks : an A-Z guide to the elements., Oxford University Press, 2003, p341.
- Lanthologie des lanthanides partie II., Molycorp, Inc. Mountain Pass, CA, U.S.A., p30,
- Photo : Jurii
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"Praseodymium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 18 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/praseodymium.html>.
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