鐠 - 概述

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(chǎn)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(zhì)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(tài)存在。三氧化二鐠可用于制造優(yōu)良的高溫陶瓷材料，也用于制造綠色的鐠玻璃;鐠在石油化工方面可用作催化劑。

鐠 - 性質(zhì)

元素名稱：鐠

元素原子量：140.9

氧化態(tài)：

Main Pr+3 Other Pr+4

晶體結(jié)構(gòu)：晶胞為六方晶胞。

晶胞參數(shù)：

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

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

鐠 - 名稱由來

鐠的名稱 Praseodymium 來源于希臘語詞prasios(綠色)和didymos(成對的)。1841年發(fā)現(xiàn)鑭的瑞典化學(xué)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(zhì)學(xué)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(xué)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。

自莫桑德爾先后發(fā)現(xiàn)鑭、鉺和鋱以后，各國化學(xué)家特別注意從已發(fā)現(xiàn)的稀土元素去分離新的元素。在發(fā)現(xiàn)釤和釓的同一時期里，1885年奧地利化學(xué)家韋爾塞巴赫從didymium(當(dāng)時被認(rèn)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，后來被簡化為praseodymium，元素符號Pr。

鐠 - 發(fā)現(xiàn)

鐠、釓、釤、釹都是從當(dāng)時被認(rèn)為是一種稀土元素的didymium中分離出來的。由于它們的發(fā)現(xiàn)，didymium不再被保留。而正是它們的發(fā)現(xiàn)打開了發(fā)現(xiàn)稀土元素的第三道大門，是發(fā)現(xiàn)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(yīng)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(jì)末葉開始被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)。當(dāng)時人們慣于把不溶于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(tài)分離出來，很稀少，因而得名稀土，稀土元素的原子序數(shù)是21(Sc)、39(Y)、57(La)至71(Lu)。它們的化學(xué)性質(zhì)很相似，這是由于核外電子結(jié)構(gòu)特點所決定的。它們一般均生成三價化合物。鈧的化學(xué)性質(zhì)與其它稀土差別明顯，一般稀土礦物中不含鈧。钷是從鈾反應(yīng)堆裂變產(chǎn)物中獲得，放射性元素147Pm半衰期2.7年。過去認(rèn)為钷在自然界中不存在，直到1965年，荷蘭的一個磷酸鹽工廠在處理磷灰石中，才發(fā)現(xiàn)了钷的痕量成分。

因此，中國1968年將钷劃入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(zhèn)上尋得了一塊不尋常的黑色礦石，1794年芬蘭化學(xué)家加多林(J.Gadolin)研究了這種礦石，從其中分離出一種新物質(zhì)，三年后(1797年)，瑞典人愛克伯格(A.G.Ekeberg)證實了這一發(fā)現(xiàn)，并以發(fā)現(xiàn)地名給新的物質(zhì)命名為Ytteia(釔土)。后來為了紀(jì)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(xué)家克拉普羅茲(M.H.Klaproth)和瑞典化學(xué)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(fā)現(xiàn)了另一種新的物質(zhì)---鈰土(Ceria)。1839年瑞典人莫桑得爾(C.G.Mosander)發(fā)現(xiàn)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(rèn)為是“新元素”的鐠釹混合物中發(fā)現(xiàn)了鐠和釹。1879年法國人布瓦普德朗(L.D.Boisbauder)發(fā)現(xiàn)了釤。1901年法國人德馬爾賽(E.A.Demarcay)發(fā)現(xiàn)了銪。1880年瑞士馬利納克(J.C.G.De Marignac)發(fā)現(xiàn)了釓。1843年莫桑得爾發(fā)現(xiàn)了鋱和鉺。1886年布瓦普德朗發(fā)現(xiàn)了鏑。1879年瑞典人克利夫(P.T.Cleve)發(fā)現(xiàn)了鈥和銩。1974年美國人馬瑞斯克(J.A.Marisky)等從鈾裂產(chǎn)物中得到钷。1879年瑞典人尼爾松(L.F.Nilson)發(fā)現(xiàn)了鈧。從1794年加多林分離出釔土至1947年制得钷，歷時150多年。

鐠 - 特性及來源

自然界中鐠只有一種穩(wěn)定同位素，141-Pr。 但有38種放射性同位素，其中比較穩(wěn)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，大部分的半衰期少于33秒。鐠還有6個亞穩(wěn)態(tài)，比較穩(wěn)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(wěn)定同位素 141-Pr如果放出β射線，會俘獲電子。主要放射產(chǎn)物為鈰的同位素鈰58和釹的同位素釹60。

元素來源：主要存在于獨居石中。常由水合氯化鐠PrCl3•X H2O經(jīng)脫水后用金屬鈣還原，或由無水氯化鐠經(jīng)熔融后電解而制得。

鐠 - 元素用途

1，鐠被廣泛應(yīng)用于建筑陶瓷和日用陶瓷中，其與陶瓷釉混合制成色釉，也可單獨作釉下顏料，制成的顏料呈淡黃色，色調(diào)純正、淡雅。

2，用于制造永磁體。選用廉價的鐠釹金屬代替純釹金屬制造永磁材料，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(yīng)用于各類電子器件和馬達(dá)上。

3，用于石油催化裂化。以鐠釹富集物的形式加入Y型沸石分子篩中制備石油裂化催化劑，可提高催化劑的活性、選擇性和穩(wěn)定性。我國70年代開始投入工業(yè)使用，用量不斷增大。

4，鐠還可用于磨料拋光。另外，鐠在光纖領(lǐng)域的用途也越來越廣。

5、制造特種合金和用作催化劑。

6、鐠釹的混合氧化物，常用來制造遮光眼鏡，作為電焊工和玻璃工的防護(hù)鏡。鐠和鎂一起用于制造飛機引擎的合金中;用于碳弧光照明的碳芯中;鐠的氧化物用于為玻璃或琺瑯添加黃色; 鐠和釹的混合物可以用于制造電焊和玻璃制造使用的護(hù)目鏡。