№59 Празеодим

История открытия:

В 1839 году, разделяя смесь оксидов редкоземельных элементов ("цериевую землю"), шведский химик Карл Мосандер предположил, что одна из фракций образована неизвестным ранее химическим элементом, который он назвал "Дидим". Но 1885 году Карл Ауэр фон Вельсбах (Австрия) показал, что и эта фракция является смесью оксидов двух элементов, один из которых получил название празеодим, а другой - неодим. В относительно чистом виде как простое вещество был получен в 1931 году. Название элемента образовано от греческого praseoz – зеленый, по цвету многих его солей.

Получение:

Содержание празеодима в природе значительно меньше, чем его соседа по периодической системе, церия: в земной коре 9 г/т, в воде океанов 2,6·10^-6 мг/л. Выделение его в чистом виде и в настоящее время представляет собой сложную задачу. Экстракционными и хроматографическими методами обычно получают природные смеси соединений празеодима и неодима, в названиях которых продолжают использовать термин "дидим"
Простое вещество получают металлотермией или электролизом расплавов солей.

Физические свойства:

Празеодим - серебристо-белый вязкий и ковкий металл. (Tпл = 1204°С).

Химические свойства:

Празеодим входит в состав так называемой цериевой подгруппы лантаноидов, для которых характерны более выраженные металлические свойства. Подобно другим металлам этой группы легко окисляется и хранить его приходится либо в инертной атмосфере или под слоем парафина. Активно взаимодействует с галогенами, серой, азотом и углеродом.
Энергично взаимодействет с кислотами, а при нагревании и с водой, устойчив к действию щелочей.
В соединениях проявляет степени окисления +3 и +4.

Важнейшие соединения:

Смешанный оксид празеодима(III,IV), Pr₆O₁₁ (4PrO₂*Pr₂O₃), порошок черного цвета, образуется при сгорании металла. При реакции с конц. cерной кислотой в токе кислорода образует желтый сульфат Pr(SO₄)₂. С разбавленной соляной реагирует согласно уравнению: Pr₆O₁₁ + 6HCl = 2PrCl₃ + 4PrO₂ + 3H₂O
Оксид празеодима(III), Pr₂O₃, жёлто-зелёные кристаллы, получают восстановлением оксида Pr₆O₁₁ водородом. Нерастворим в холодной воде, реагирует с горячей с образованием гидроксида, растворяется в кислотах с образованием солей празеодима(III). Восстанавливается водородом до PrO, окисляется кислородом под давлением до Pr₆O₁₁ и далее до PrO₂.
Оксид празеодима(IV), PrO₂, темно-коричневый порошок, нерастворимый в воде. При нагревании разлагается, образуя Pr₆O₁₁, с кислотами дает соли празеодима(III), реагирует со щелочами
PrO₂ + 2NaOH = Na₂PrO₃ + H₂O
Сульфат празеодима(III), Pr₂(SO₄)₃, светло-зелёные кристаллы, растворимые в воде, образует кристаллогидраты (*5H₂O; *8H₂O). При нагревании разлагается, образуя Pr₆O₁₁

Применение:

Празеодим является компонентом мишметалла, легирующей добавкой к стали. Входит в состав магниевых сплавов с кобальтом и никелем.
Оксид празеодима используется для варки стекла, которому его прибавление придаёт бледно-зелёную окраску, и способность задерживать УФ-часть спектра ("дидимовые стекла").
Фторид празеодима используется как лазерный материал - для возбуждения лазерного излучения с длиной волны 1,05 мкм (инфракрасное излучение).