Praseodymium (Pr) Nedir? - Nanografi

Praseodymium (Praseodimyum), periyodik tablodaki lantanit ailesine ait bir elementtir. "Pr" sembolüyle gösterilen bu element, atom numarası 59'dur ve nadir toprak metalleri arasında yer alır. Gümüş renkte, yumuşak ve şekil verilebilir bir metaldir. Özellikle elektrik, optik, kimya ve manyetizma alanında bilinir.

Praseodymium, yüksek kimyasal reaktiviteye sahiptir. Bu yüzden, havadaki oksijenle kolayca tepkimeye girerek oksitlenir. Bu özelliği nedeniyle, doğada saf praseodimyum bulmak oldukça zordur; genellikle diğer nadir toprak metalleriyle bir arada bulunur. Praseodimyum, nadir toprak metalleri arasında dördüncü en yaygın olanıdır ve yerkabuğundaki varlığı 9,1 ppm'e kadar ulaşır. Bu elementin keşfi, 1841 yılında bir İsveçli kimyagerin seryum tuzlarından praseodimyum elde etmesiyle gerçekleşmiştir. Nanografi ile projelerinizi ve araştırmalarınızı daha da ileriye taşımak için güvenilirliğimize ve kalitemize güvenin. Praseodymium (Pr) hakkında daha fazla bilgi almak için bugün bizimle iletişime geçin.

Giriş

Praseodymium, kimyasal olarak +3 oksidasyon durumunda sulu çözeltilerde stabil bir yapıya sahiptir, bu da diğer nadir toprak metalleriyle benzerliğini gösterir. Bunun yanı sıra, bu element bazen +4 ve hatta belirli koşullarda +5 oksidasyon durumunda da bulunabilir. Su içinde çözündüğünde sarımsı-yeşil renkte katyonlar oluşturur. Bu özelliği sayesinde, praseodymium, sarı ışığı filtreleme kapasitesiyle endüstride yaygın olarak kullanılır.

Praseodymium'un Fiziksel Özellikleri 

Praseodymium, gümüşe benzer bir sertliğe sahip olan yumuşak bir metaldir. Beş valans elektronu ile elektronik durumunu göz önünde bulundurduğumuzda, teorik olarak tüm valans elektronlarını paylaşabilir. Ancak, 5 elektronun tümünün reaksiyonlara katılması için belirli kimyasal koşulların ve ortamların olması gerektiğini unutmamak gerekir. Genellikle praseodymium, diğer elementlerle yalnızca üç, nadiren de dört elektronunu paylaşır. Praseodymium'un elektronik konfigürasyonu, 4f orbitallerinin enerji açısından 5D orbitallerinden daha düşük olduğunu öngören Aufbau ilkesine uygundur. Ancak bu praseodymium elektronik özelliği, lantan ve seriyum için geçerli değildir çünkü bahsedilen elementlerde 4f orbitallerinde ani bir daralma gerçekleşir ve bu, 5D orbitallerinin alt kabuğunun işgalinden kaçınmaya yetecek kadar güçlü değildir.

Praseodymium, lantanit serisi elementlerine benzer şekilde, sadece üç valans elektronunu paylaşır çünkü 4f orbitallerinde bulunanlar sıkıca bağlıdır. 4f orbitalleri, Xe'nin çekirdek elektronlarına nüfuz ederek iyonik yükün artmasına neden olmasına rağmen, dördüncü ve beşinci valans elektronlarının çıkarılması sub kabuk enerjisi yeterince yüksek ve nükleer yük düşük olduğu için mümkündür. Bu bağlamda, praseodymium'un kristal yapısı oda sıcaklığında çift altıgen sıkı paketlenmiş bir örgü olarak belirlenmiştir. Ancak, 560°C gibi yüksek sıcaklıklarda, yüzey merkezli kübik bir yapıya geçiş gösterir ve 935°C'de erimeden hemen önce gövde merkezli bir kübik örgü ortaya çıkar. Oda sıcaklığında, eşleşmemiş 4f elektronlarına sahip lantanit ailesi metallerine benzer şekilde praseodymium paramanyetiktir. Soğuk ve yüksek sıcaklıklarda da praseodymium paramanyetiktir.

Şekil 1: Praseodimyumun özellikleri.

Praseodymium'un İzotopları

Praseodymium'un doğada bulunan tek kararlı izotopu olan 141Pr, onu mononüklidik bir element yapar. Standart atom ağırlığı, doğada sürekli olduğu için kesin olarak belirlenebilir. Praseodymium, ekstra kararlılık sağlayan 82 nötrona sahiptir. İlginç bir şekilde, bu izotop güneş sistemimizin dışındaki yıldız oluşum bölgelerindeki füzyon sonucunda oluşur. Diğer kararsız praseodymium izotoplarının yarı ömrü bir günden daha kısa ve hatta bir dakikadan daha kısadır, sadece 143Pr 13,6 gün yarı ömrüne sahiptir. Ayrıca, praseodymium, uranyumun fisyonu sonucunda da üretilebilir.

Praseodymium'un Varlığı ve Üretimi 

Praseodymium, genellikle 9,1 mg/kg ile Yer kabuğunda bol miktarda bulunan bir elementtir ve seryum, neodimyum ve lantanın ardından dördüncü en bol lantanit metaldır. Praseodymium'un nadir toprak metalleri arasında sınıflandırılmasının nedeni, magnezyum ve kireç gibi yaygın toprak metallerine kıyasla nadir doğada bulunmasıdır. Bu temelde praseodymium içeren çok az bilinen mineraldir ve ticari olarak değerli bir şekilde çıkarılmasını yapar. Daha önce de belirtildiği gibi, praseodymium doğal minerallerde hiç bulunmaz ve her zaman seryum, lantan ve neodimyum ile birlikte bulunur. Ayrıca iyon değişimi ve sıvı-sıvı ekstraksiyon kullanılarak saflaştırılır ve elde edilir. Metalik praseodymium elde etmek için, kuru halojenürler elektrolizle ve klorür veya florürün kalsiyum ile metallo termik indirgenmesiyle işlenir.

Praseodymium'un Kullanım Alanları

Fiziksel ve kimyasal özellikleri ile elektronik davranışı temel alındığında, praseodymium, lantanit ailesinden birçok metalin yerini alabilir ve bu özellikleri ve fonksiyonları önemli ölçüde değiştirmeden çeşitli uygulamalar için kullanılabilir, özellikle ferroserium alaşımlarının üretiminde. Metalik neodimyum ve birkaç nadir toprak metal ile birleştirildiğinde, praseodimyum, özellikle uzun ömürlü olan yüksek güçte mıknatıslar yapmak için kullanılır. Genel olarak, cerium temelli alaşımlar ve üçüncü geçiş metalleri içeren nadir toprak metallerine dayalı alaşımlar, hoparlörler, manyetik depolama, kulaklıklar, yazıcılar, saatler ve motorlar gibi küçük ekipmanlarda kullanılan oldukça stabil mıknatıslara yol açar. praseodimyum, karbon ark lambası çekirdeğinin oluşumuna katkıda bulunan nadir toprak metallerinin florür tuzları ile bir kombinasyonda bulunur. Uçak motorlarında kullanılan yüksek mukavemetli metaller oluşturmak için praseodimyum, magnezyum ile bir kombinasyonda kullanılır. Bu durumda, neodimyum ve itriyum da ilgili alaşımların üretiminde alternatif yerine koyuculardır.

Praseodymium kısmı içeren bileşikler, sarı renkteki camlarda ve sarı seramiklerde kullanılır. Didymium adlı cam, belirli bir kaynak ve cam üfleme gözlüğü yapmak için kullanılır ve praseodimyum bu camın önemli bir bileşenidir. Silikat kristalleri ile birleşimde, praseodimyum katyonları yavaş ışık pulsu olarak uygulanmak üzere katkı maddesi olarak eklenmiştir. Nikel ve praseodymiuma dayalı alaşımlar, sıfırın altında ve kriyojenik sıcaklıklarda araştırma amacıyla kullanılmak üzere güçlü bir manyetokalorik etki göstermektedir. Praseodymium, tek modlu fiberlerle optik yükselteçlerde kullanım için florür camlara katkı maddesi olarak eklenir. Bazı uygulamalarda, praseodymium katyonları Pr3+ olarak ultraviyole fosforunda, kırmızı, yeşil ve mavi elektromanyetik radyasyon bölgelerinde aktivatörler olarak kullanılır. Praseodymium, yenilenebilir ve sürdürülebilir enerji kaynağı elde etmek için rüzgar türbinlerinde kalıcı mıknatıslar olarak kullanılan ana bileşenlerden ve elementlerden biri olarak kabul edilir.

Sonuç

Praseodymium, lantanitler grubuna ait olan ve ince tabakalar halinde dövülebilen yumuşak bir metaldir. 913°C'de erir ve 3200°C civarında kaynar. 800°C'de alfa formundan beta formuna dönüşüm gösterir ve bu dönüşüm sırasında kristal yapısı değişir. Havadaki oksijenle tepkimeye girerek praseodymium oksit (Pr2O3) oluşturur. Bu madde, birçok kimyasal, manyetik, elektriksel ve optik uygulamada kullanılır.

En son teknoloji ürünlerimiz ile ve projelerinizi ve araştırmalarınızı güçlendirin! Şimdi web sitemizi ziyaret edin.

Kaynakça

Audi, G., Bersillon, O., Blachot, J. & Wapstra, A. H. The N UBASE evaluation of nuclear and. 729, 3–128 (2003).

Aufbau İlkesi - Kimya Terimi. (n.d.). Retrieved February 8, 2024, from https://bikifi.com/terim/aufbau-ilkesi/

Jackson, M. Wherefore Gadolinium ? Magnetism of the Rare Earths Visiting Fellows ’ Reports. J. Nucl. Mater. 10, 1–8 (2000).

KREIDL, N. J. Rare Earths. J. Am. Ceram. Soc. 25, 141–143 (1942).

Lantanit - Vikipedi. (n.d.). Retrieved February 8, 2024, from https://tr.wikipedia.org/wiki/Lantanit

笹尾貞, 近藤達敏 & 大島洋志. 施工と水2. 山岳トンネルと水(1). Soil Mech. Found. Eng. 27, 89–95 (1979).

Praseodymium | Rare Earth Element, Atomic Number 59 | Britannica. (n.d.). Retrieved February 8, 2024, from https://www.britannica.com/science/praseodymium

The Magnetic Properties of Nickel. Science (80-. ). ns-13, 298–298 (1889).