Anar al contingut

Praseodimi

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià
Praseodimi

El praseodimi és un element químic en el símbol Pr i el número atómico 59. És el tercer membre de la série de lantànits i es considera un dels metals de terres rares. És un metal bla, platejat, maleable i dúctil, apreciat per les seues propietats magnètiques, elèctriques, químiques i òptiques. És massa reactiu per a trobar-se en forma nativa, i el praseodimi metàlic pur desenrolla llentament una capa d'òxit vert quan s'expon a l'aire.

El praseodimi sempre es troba de forma natural junt en atres metals de terres rares. És el sext element de terres rares més abundant i el quart lantànit més abundant, constituint 9,1 parts per milló de la corfa terrestre, una abundància similar a la del bor. En 1841, el químic suec Carl Gustav Mosander va extraure un residu d'òxit de terres rares que va cridar didimio d'un residu que va cridar "lanthana", a la seua volta separat de sales de ceri. En 1885, el químic austríac Baró Carl Auer von Welsbach va separar el didimio en dos elements que varen donar sales de diferents colors, a les que va cridar praseodimi i neodimi. El nom praseodimi prové del grec antic πράσινος (prasinos), que significa 'porro-vert', i δίδυμος (didymos) 'bessó'.

Com la majoria dels elements de terres rares, el praseodimi forma més fàcilment l'estat d'oxidació +3, que és l'únic estat estable en la solució acuosa, encara que l'estat d'oxidació +4 es coneix en alguns composts sòlits i, únicament entre els lantànits, l'estat d'oxidació +5 és alcanzable en condiciones d'aïllament de matriu. Els estats d'oxidació 0, +1 i +2 rara volta es troben. Els ions de praseodimi acuosos són de color vert groguenc i, de manera similar, el praseodimi dona com resultat varis tons de groc verdenc quan s'incorpora als gots. Molts dels usos industrials del praseodimi impliquen la seua capacitat per a filtrar la llum groga de les fonts de llum.

Característiques

[editar | editar còdic]

El praseodimi és un element metàlic platejat suau, i pertany al grup dels lantànits. És alguna cosa més resistent a la corrosió en aire que l'europi, el lantano, el ceri, o el neodimi, pero desenrolla una capa verda d'òxit quan es trenca o quan està expost a l'aire, exponent més metal a l'oxidació. Per esta raó, el praseodimi es deu guardar baix un oli mineral llauger o sagellar en un cristal.

El praseodimi sempre es troba de forma natural junt en atres metals de terres rares. És el sext element de terres rares més abundant i el quart lantànit més abundant, constituint 9,1 parts per milló de la corfa terrestre, una abundància similar a la del bor. En 1841, el químic suec Carl Gustav Mosander va extraure un residu d'òxit de terres rares que va cridar didimio d'un residu que va cridar "lanthana", a la seua volta separat de sales de ceri. En 1885, el químic austríac Baró Carl Auer von Welsbach va separar el didimio en dos elements que varen donar sales de diferents colors, a les que va cridar praseodimi i neodimi. El nom praseodimi prové del grec antic πράσινος (prasinos), que significa 'porro-vert', i δίδυμος (didymos) 'bessó'.

Com la majoria dels elements de terres rares, el praseodimi forma més fàcilment l'estat d'oxidació +3, que és l'únic estat estable en la solució acuosa, encara que l'estat d'oxidació +4 es coneix en alguns composts sòlits i, únicament entre els lantànits, l'estat d'oxidació +5 és alcanzable en condiciones d'aïllament de matriu. Els estats d'oxidació 0, +1 i +2 rara volta es troben. Els ions de praseodimi acuosos són de color vert groguenc i, de manera similar, el praseodimi dona com resultat varis tons de groc verdenc quan s'incorpora als gots. Molts dels usos industrials del praseodimi impliquen la seua capacitat per a filtrar la llum groga de les fonts de llum.

Propietats

[editar | editar còdic]

Propietats físiques

[editar | editar còdic]

El praseodimi és el tercer membre de la série dels lantànits i un membre dels metals de terres rares. En la taula periòdica, apareix entre els lantànits ceri a la seua esquerra i neodimi a la seua dreta, i damunt del actínit protactinio. És un metal dúctil en una durea comparable a la de l'argent.[1] Els seus 59 electrons estan disposts en la configuració [Xe]4f36s2; teòricament, els cinc electrons externs poden actuar com electrons de valència, pero l'us dels cinc requerix condicions extremes i, normalment, el praseodimi solament cedix tres o, a voltes, quatre electrons en els seus composts.[2]

Com la majoria dels atres metals en la série dels lantànits, el praseodimi generalment solament usa tres electrons com a electrons de valència, ya que després els electrons 4f restants estan massa units: açò es deu a que els orbitales 4f penetren més a través del núcleu d'electrons de xenón inerte al núcleu, seguit per 5d i 6s, i açò aumenta en major càrrega iònica. No obstant, el praseodimi pot seguir perdent un quarto i inclús ocasionalment un quint electró de valència perque es troba molt primerenc en la série dels lantànits, a on la càrrega nuclear és encara lo suficientment baixa i l'energia de la subcapa 4f lo suficientment alta com per a permetre l'eliminació de més electrons de valència.[3] Per lo tant, de manera similar als atres lantànits trivalentes primerencs, el praseodimi té una estructura cristalina d'empaquetat doble hexagonal compacte a temperatura ambiente. Aproximadament a 560 °C, passa a una estructura cúbica centrada en les cares, i una estructura cúbica centrada en el cos apareix poc abans del punt de fusió de 935 °C.[4]

El praseodimi, com tots els lantànits (llevat el lantano, iterbio, i luteci, que no tenen electrons 4f desapareados), és paramagnético a temperatura ambiente.[5] A diferència d'atres metals de terres rares, que mostren un orde antiferromagnético o ferromagnético a baixes temperatures, el praseodimi és paramagnético a totes les temperatures per damunt de 1 K.[6]

Isòtops

[editar | editar còdic]

El praseodimi té solament un isòtop estable i natural, 141Pr. Per lo tant, és mononucleídico i element monoisotópico, i el seu pes atòmic estàndart es pot determinar en alta precisió ya que és una constant de la naturalea. Este isòtop té 82 neutrons, que és un número mágico que conferix estabilitat adicional.[7] Este isòtop es produïx en les estreles a través de processos s i r (captura llenta i ràpida de neutrons, respectivament).[8]

S'han sintetisat atres 38 radioisòtops. Tots estos isòtops tenen una vida mija de menys d'un dia (i la majoria de menys d'un minut), en l'única excepció de 143Pr en una vida mija de 13,6 dies. Tant el 143Pr com el 141Pr es produïxen com a productes de fissió d'urani. El principal modo de decaiguda dels isòtops més llaugers que 141Pr és emissió de positrones o captura d'electrons a isòtops de ceri, mentres que el dels isòtops més pesats és decaiguda beta a isòtops de neodimi.[7]

Propietats químiques

[editar | editar còdic]
Hidròxit de praseodimi(III).

El metal de praseodimi es deslustra llentament en l'aire, formant una capa d'òxit vert que es descama com l'òxit de ferro; una mostra de praseodimi metàlic del tamany d'un centímetro es corroe per complet en aproximadament un any.[9] Es crema fàcilment a 150 °C per a formar òxit de praseodimi (III, IV), un compost no estequiomètric que s'aproxima a Pr6O11:[10]

12 Pr + 11 O2 → 2 Pr6O11


Açò es pot reduir a òxit de praseodimi (III) (Pr2O3) en gas hidrogen.[11] Òxit de praseodimi (IV), PRO2, és el producte més oxidat de la combustió de praseodimi i es pot obtindre per reacció de praseodimi metàlic en oxigen pur a 400 °C i 282 bar[11] o per desproporció de Pr6O11 en àcit acètic hervir.[12][13] La reactivitat del praseodimi s'ajusta a tendències periòdiques, ya que és un dels primers i, per lo tant, un dels lantànits més grans.[3] A 1000 °C, molts òxits de praseodimi en composició PRO2−x existixen com a fases no estequiomètriques desordenades en 0 < x < 0. 25, pero a 400–700 °C els defectes d'òxit s'ordenen, creant fases de la fòrmula general PrnO2n−2 en n = 4, 7, 9, 10, 11, 12 i ∞. Estes fases PROi a voltes es denominen α i β′ (no estequiomètriques), β (i = 1,833), δ (1,818), ε (1,8), ζ (1,778 ), ι (1.714), θ i σ.[14]

El praseodimi és un element electropositivo i reacciona llentament en aigua freda i prou ràpit en aigua calenta per a formar hidròxit de praseodimi (III).:[10]

2 Pr (s) + 6 H2O (l) → 2 Pr(OH)3 (aq) + 3 H2 (g)

El praseodimi metàlic reacciona en tots els halógenos de la taula periòdica formant trihaluros:[10]

2 Pr (s) + 3 F2 (g) → 2 PrF3 (s) [verda]
2 Pr (s) + 3 Cl2 (g) → 2 PrCl3 (s) [verda]
2 Pr (s) + 3 Br2 (g) → 2 PrBr3 (s) [verda]
2 Pr (s) + 3 I2 (g) → 2 PrI3 (s)

El tetrafluoruro, PrF4, també es coneix i es produïx fent reaccionar una mescla de fluorur de sodi i fluorur de praseodimi (III) en gas flúor, produint Na2PrF6, despuix de lo que s'elimina el fluorur de sodi de la mescla de reacció en fluorur d'hidrogen líquit.[15] Ademés, el praseodimi forma un biyoduro de bronze; de la mateixa manera que els biyoduros de lantano, ceri i gadolini, és un compost de praseodimi (III) electruro.[15]

El praseodimi es dissol fàcilment en àcit sulfúric diluït per a formar solucions que contenen els ions chartreuse Pr3+, que existixen com [Pr(H2O)9]3+ complexos:[10][16]

2 Pr (s) + 3 H2SO4 (aq) → 2 Pr3+ (aq) + 3 SO (aq) + 3 H2 (g)


La dissolució dels composts de praseodimi (IV) en aigua no dona com resultat solucions que continguen els ions grocs Pr4+;[17] per l'alt potencial de reducció estàndar positiu del parell Pr4+/Pr3+ a +3,2 V, estos ions són inestables en solució acuosa , oxidando l'aigua i reduint-se a Pr3+. El valor del parell Pr3+/Pr és −2,35 V.[2] No obstant, en mijos acuosos molt bàsics, Pr4+ els ions es poden generar per oxidació en ozon.[18]

Encara que es desconeix el praseodimi (V) en estat a granel, en 2016 es va informar de l'existència de praseodimi en el seu estat d'oxidació +5 (en la configuració electrònica estable del gas noble anterior xenón) en condicions d'aïllament de matriu de gas noble. Les espècies assignades a l'estat +5 es varen identificar com [PRO2]+, els seus aductos O2 i Ar, i PRO2(η2-O2).[19]

Composts orgànics-prasedimios

[editar | editar còdic]

Els composts orgànics-prasedimios són molt similars a aquells d'atres lantànits, ya que ells compartixen l'incapacitat d'establir retrodonación π. Per lo tant, en la seua majoria estan restringits als ciclopentadienuros en la seua majoria iònics (isoestructurales en els de el lantano) i els alquilos i arilos simples en enllaços σ, alguns dels quals poden ser polimèrics.[20] La química de coordinació del praseodimi és en gran partix la del ion gran electropositivo Pr3+ i, per lo tant, és molt similar a la dels atres lantànits primitius La3+, Ce3+, i Nd3+. Per eixemple, de la mateixa manera que el lantano, el ceri i el neodimi, els nitrat de praseodimi formen complexos 4:3 i 1:1 en 18-corona-6, mentres que els lantànits mijos del prometio al gadolini solament pot formar el complex 4:3 i els lantànits posteriors de terbi a luteci no poden coordinar-se en èxit en tots els ligandos. Dits complexos de praseodimi tenen número alts pero incerts i una estereoquímica mal definida, en excepcions que resulten de ligandos excepcionalment voluminosos com el tricoordinado [Pr{N(SiMe3)2}3]. També hi ha alguns òxits i fluorur mixts que involucren praseodimi (IV), pero no té una química de coordinació apreciable en este estat d'oxidació com el seu veí el ceri.[21] No obstant, recentment es va informar el primer eixemple d'un complex molecular de praseodimi (IV). No obstant, recentment es va informar el primer eixemple d'un complex molecular de praseodimi (IV).[22]


Referències

[editar | editar còdic]
  1. ↑ Lide, D. R., ed. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th ed.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
  2. ↑ 2,0 2,1 Greenwood and Earnshaw, pp. 1232–5
  3. ↑ 3,0 3,1 Greenwood and Earnshaw, pp. 1235–8
  4. ↑ "Phase Diagrams of the Elements", David A. Young, UCRL-51902 "Prepared for the U.S. Energy Research & Development Administration under contract No. W-7405-Eng-48".
  5. ↑ (2011) Introduction to Magnetic Materials, John Wiley & Sons. ISBN 978-1-118-21149-6.
  6. ↑ Jackson, M. (2000). "Magnetism of Rare Earth" (PDF). The IRM quarterly. 10 (3): 1.
  7. ↑ 7,0 7,1 Plantilla:NUBASE 2003
  8. ↑ “Abundance of the Elements in the Solar System” (1973). Space Science Reviews 15 (1): 121–146. doi:10.1007/BF00172440. Bibcode: 1973SSRv...15..121C.
  9. ↑ «htm Rare-Earth Metal Long Term Air Exposure Test».
  10. ↑ 10,0 10,1 10,2 10,3 «webelements.com/praseodymium/chemistry.html Chemical reactions of Praseodymium». Webelements.
  11. ↑ 11,0 11,1 Greenwood i Earnshaw, pp. 1238–9
  12. ↑ Brauer, G.. “Hydrolytische spaltung von höheren oxiden dones Praseodyms und dones terbiums”. Journal of the Less Common Metals 5 (2): 171–176. doi:10.1016/0022-5088(63)90010-9.
  13. ↑ “Quantitative Evidence for Lanthanide-Oxygen Orbital Mixing in CeO2, PRO2, and TbO2” . Journal of the American Chemical Society 139 (49): 18052–18064. doi:10.1021/jacs.7b10361. PMID 29182343.
  14. ↑ Greenwood and Earnshaw, pp. 643–4
  15. ↑ 15,0 15,1 Greenwood and Earnshaw, p. 1240–2
  16. ↑ Greenwood and Earnshaw, pp. 1242–4
  17. ↑ (2012) «Lanthanides: Tetravalent Inorganic», Encyclopedia of Inorganic and Bioinorganic Chemistry. doi:10.1002/9781119951438.eibc2033. ISBN 978-1-119-95143-8.
  18. ↑ “Stabilization of Praseodymium(IV) and Terbium(IV) in Aqueous Carbonate Solution” . Inorganic and Nuclear Chemistry Letters 16 (5): 321–328. doi:10.1016/0020-1650(80)80069-9.
  19. ↑ “Pentavalent Lanthanide Compounds: Formation and Characterization of Praseodymium(V) Oxides” (en) . Angewandte Chemie International Edition 55 (24): 6896–6900. doi:10.1002/anie.201602196. ISSN 1521-3773. PMID 27100273.
  20. ↑ Greenwood and Earnshaw, pp. 1248–9
  21. ↑ Greenwood i Earnshaw, pp. 1244–8
  22. ↑ “Accessing the +IV Oxidation State in Molecular Complexes of Praseodymium.” . Journal of the American Chemical Society 142 (12): 489–493. doi:10.1021/jacs.0c01204. PMID 32134644.
Obtingut de «https://lenciclopedia.org/w/index.php?title=Praseodimi&oldid=1320198»