براسيوديميوم

براسيوديميوم
المخاطر
رمز الخطر وفق GHS
وصف الخطر وفق GHS	Danger
بيانات الخطر وفق GHS	H250
بيانات وقائية وفق GHS	P222, P231, P422
NFPA 704	4 0 4

	نيوديميوم → براسوديميوم ← سيريوم
المظهر
	أبيض رمادي;
الخواص العامة
الاسم، العدد، الرمز	براسوديميوم، 59، Pr
تصنيف العنصر	لانثانيدات
المجموعة، الدورة، المستوى الفرعي	n/a, 6، f
الكتلة الذرية	140.90765
توزيع إلكتروني	Xe]; 4f3 6s2]
توزيع الإلكترونات لكل غلاف تكافؤ	2, 8, 18, 21, 8, 2 (صورة)
الخواص الفيزيائية
الطور	صلب
الكثافة (عند درجة حرارة الغرفة)	6.77
كثافة السائل عند نقطة الانصهار	6.50 غ·سم−3
نقطة الانصهار	1208 ك، 935 °س، 1715 °ف
نقطة الغليان	3793 ك، 3520 °س، 6368 °ف
حرارة الانصهار	6.89
حرارة التبخر	331
السعة الحرارية (عند 25 °س)	27.20 جول·مول−1·كلفن−1
ضغط البخار
الخواص الذرية
أرقام الأكسدة	4, 3, 2 (أكاسيده قاعدية ضعيفة)
الكهرسلبية	1.13 (مقياس باولنغ)
طاقات التأين	الأول: 527
	الثاني: 1020 كيلوجول·مول−1
	الثالث: 2086 كيلوجول·مول−1
نصف قطر ذري	182 بيكومتر
نصف قطر تساهمي	7±203 بيكومتر
خواص أخرى
البنية البلورية	نظام بلوري سداسي
المغناطيسية	مغناطيسية مسايرة
مقاومة كهربائية	(درجة حرارة الغرفة) (ألفا، بولي); 0.700 µأوم·متر
الناقلية الحرارية	12.5 واط·متر−1·كلفن−1 (300 كلفن)
التمدد الحراري	(درجة حرارة الغرفة) (ألفا، بولي) 6.7 ميكرومتر/(م·كلفن)
سرعة الصوت (سلك رفيع)	2280 متر/ثانية (20 °س)
معامل يونغ	(الشكل ألفا) 37.3 غيغاباسكال
معامل القص	(الشكل ألفا) 14.8 غيغاباسكال
معامل الحجم	(الشكل ألفا) 28.8 غيغاباسكال
نسبة بواسون	(الشكل ألفا) 0.281
صلادة فيكرز	400 ميغاباسكال
صلادة برينل	481 ميغاباسكال
رقم CAS	7440-10-0
النظائر الأكثر ثباتاً
	الموضوعة الرئيسية: نظائر البراسوديميوم

براسيوديميوم أوبرازوديميوم (بالإنجليزية: Praseodymium)‏ هوعنصر كيميائي رقمه الذريّ 59 ويرمز له (Pr). البراسيوديميوم هوالعنصر الثالث في سلسلة اللانثانيدات، وهوأحد العناصر النادرة على كوكب الأرض. ومن الخواص الفيزيائية التي يمتاز بها البراسيوديميوم مرونته وقابليته للسحب والطرق، بالإضافة إلى المظهر المتمثل باللون الفضيّ، كما حتى لهذا العنصر قيمة كبيره لما له من صفات مغناطيسية وكهربائية وكيميائية وضوئية. يُعد البراسيوديميوم من العناصر نشطة التفاعل مما يجعل من الصعب العثور عليه بشكله الأصليّ، وتتكون على سطحه طبقة من الأكسيد أخضر اللّون عند تفاعله مع الهواء.

دائمًا ما يتواجد البراسيوديميوم بشكل طبيعي مع العناصر النادرة الأُخرى، كما أنه العنصر الرابع الأكثر ندرة على الأرض؛ حيث يمثل هجريزه من القشرة الأرضية ما يعادل 9.1 جزء من المليون وهذه النسبة تقارب نسبة توافر البورون. قام العالم الكيميائي السويدي كارل جوستاف موساندر عام 1841م باستخراج رواسب وبقايا أكسيد نادر سمّاه «ديديميوم» وذلك من رواسب ما سمّاه بـ «لانثانا»، وذلك عن طريق فصل أملاح السيريوم. وفي عام 1885م نجح البارون والكيميائي النمساويّ كارل أوير بفصل الديديميوم إلى عنصرين نتج عنهما ملحان لهما لونان مختلفان، وقد سمّاهُما «براسيوديميوم» و«نيوديميوم». وقد اتىت التسمية من الأصل الإغريقيّ لحدثة براسينوس «πράσινος» والتي تعني الأخضر، وحدثة ديديموس «δίδυμος» وتعني التوأم.

كما هوالحال في معظم العناصر النادرة، فإنّ من السهل جدًّا للبراسيوديميوم حتى يتشكل على حالة الأكسدة (+3)؛ التي تكون مستقرة فقط في المحلول المائي؛ وبالرغم من أنّ حالة الأكسدة (+4) معروفة في بعض المركبات الصلبة وفريدة بين اللانثانيدات، يمكن تحقيق حالة الأكسدة (+5) في ظروف العزل المطرسي. أيونات البراسيوديميوم المائية خضراء مائلة للصفرة، وعلى نحومماثل ينتج عن استخدام البراسيوديميوم في هجريب زجاج النظارات ظلال خضراء مصفرة متنوعة. وله الكثير من الاستخدامات الصناعية لقدرته على ترشيح اللون الأصفر من مصادر الضوء.

نبذة تاريخية

كارل أوير فون فيلسباتش

في عام 1751م اكتشف عالم المعادن السويدي أكسل فريدريك كرونستيد معدنًا ثقيلًا داخل منجمٍ في باستناس، سميّ فيما بعد باسم سيريت.بعد ثلاثين عامًا، قام فيلهلم هزينجر الذي كان عمره وقتئذٍ خمسة عشر عامًا -وهوأحد أفراد العائلة المالكة للمنجم- بإرسال عينة إلى كارل فلهلم شيله، لكن هذا الأخير لم يجد أي عنصر حديث في ذلك الوقت. في عام 1803م، وبعد حتى أصبح عند هزينجر صاحب مصنع للحديد، عاد إلى دراسة المعدن مع يونس ياكوب بيرسيليوس وقاما بفصل أكسيد حديث أطلقا عليه اسم سيريس نسبة إلى الكوكب القزم سيريس، الذي اكتُشِف قبل عامين. وفي ألمانيا، عزل مارتن كلابروت المركب سيريس بطريقة مستقلة وفي نفس الفترة الزمنية.

خلال الفترة الزمنية الممتدة بين عامي 1839 و1843م، أوضح الجراح والكيميائي كارل جوستاف موساندر الذي كان يعيش في نفس منزل بيرسيليوس حتى سيريس مزيج من الأكاسيد، وقام بفصل أكسيدين أطلق عليهما اسم لانثانا وديديميا. قام موساندر بتفكيك جزئي لعينة من نترات السيزيوم من خلال تسخينه بالهواء ومن ثم معالجة الأكسيد الناتج بحمض النتريك المخفف. سميت المعادن التي كونت الأكاسيد الناتجة بـ«لانثانوم» و«ديديميوم». واتضح لاحقا حتى اللانثانوم تعبير عن عنصر نقي، بينما الديديميوم هوتعبير عن مزيج من عناصر اللانثانيدات المستقرة من البراسيوديميوم إلى اليوروبيوم، كما كان يشك مارك ديلافونفين بعد تحليل طيف المركب، بالرغم من ضيق وقته للعمل على فصله إلى العناصر المكونة له.

لم يتم فصل العنصرين الثقيلين ساماريوم ويوروبيوم سوى في عام 1879م بواسطة باول-إيميل ليكوج دي بويسباودران واستغرق الأمر حتى عام 1885م ليتمكن كارل أوير فون فيلسباتش من فصل الديديميوم إلى الباسيوديموم والنيوديميوم. وبسبب حتى النيوديميوم يحتل كمية أكبر من البراسيوديميوم في الديديميوم، فقد حافظ على المسمى القديم مع توضيح، في حين تم تمييز البراسيوديميوم بلون ملحه الأخضر الكراثي (الحدثة الإغريقية "πρασιος" تعني أخضر كراثي). أُقتِرحت الهجريبة الطبيعية للديديميوم في عام 1882م من قبل بوهيوسلاڤ برانر، والذي لم يوضح تجريبيًا طريقة الفصل.

الخصائص

الخصائص الفيزيائية

يُعتبر البراسيوديميوم العنصر الثالث من سلسلة اللانثانيدات، ويظهر في الجدول الدوريّ بين لانثانيدي: النيوديميوم على اليسار والسيريوم على اليمين وفوق أكتينيد البروتكتينيوم، إضافةً لكونه من المعادن اللدنة وذي صلابة مقاربة لصلابة الفضة. إلكتروناته الـ 59 موزعة على الهيئة [Xe]4f³6s² ونظريًّا فإنّ جميع الإلكترونات الخمس الخارجية لها القدرة على التصرف كإلكترونات تكافؤ، لكن استخدام جميع هذه الإلكترونات الخمسة يحتاج شروطا مشددة وعادة ما يمنح البراسيوديميوم ثلاث إلكترونات فقط لمركباته إلا أنّه في بعض الظروف قد يعطي أربع إلكترونات. كما يعد أول اللانثانيدات التي تملك توزعًا إلكترونيًّا يتوافق مع مبدأ أوفباوالذي يتنبأ أنّ المدار 4f يملك مستوى طاقة أقل من تلك التي يمتلكها المدار 5d، وهذا المبدأ لا ينطبق على اللانثانوم والسِّيريُوم لأن الانكماش المفاجئ للمدار 4f لا يحدث سوى بعد اللانثانوم، وهوغير قوي كفاية في السيريوم لتجنب شغل (ملأ) المدار الفرعي 5d. ومع ذلك فإنّ البراسيوديميوم في الحالة الصلبة يأخذ الهيئة [Xe]4f³6s² بإلكترون واحد في المدار 5d كما هوالحال في باقي اللانثانيدات ثلاثية التكافؤ -عدا اليوروبيوم والإتيربيوم اللذانقد يكونان ثنائيا التكافؤ في الحالة الفلزية-.

كمعظم الفلزات الأخرى في سلسلة اللانثانيدات، يستخدم البراسيوديميوم ثلاثة إلكترونات كإلكترونات تكافؤ ويكون الإلكترونان المتبقيان في المدار 4f مرتبطين بشكل قوي جدًا: وهذا لأن مدارت 4f هي الأكثر اختراقا لإلكترونات لب (en) الزينون الداخلي نحوالنواة، تليها مدارات 5d و6s، ويزداد هذا الاختراق بزيادة الشحنة الأيونية. ومع ذلك فإنّ البراسيوديميوم يستطيع مواصلة فقدان إلكترون التكافؤ الرابع وأحيانًا الخامس؛ بسبب وجوده في بداية سلسلة اللانثانيدات حيث أنّ شحنة النواة ما تزال ضعيفة بالقدر الكافي والمدار الفرعي 4f يملك طاقة كافية للسماح بفقدان المزيد من إلكترونات التكافؤ. وبالتالي، فإنّ البراسيوديميوم كأشباهه من أوائل سلسلة اللانثانيدات يملك بنية بلورية سدادسية مزدوجة متراصة التعبئة عند درجة حرارة الغرفة. وعند درجة حرارة تقارب 560°س. تتحول بنيته البلوريّة إلى مكعب مركزي الوجه، بينما تظهر بنية المكعب مركزي الجسم بوقت قصير قبل درجة الانصهار عند درجة حرارة 935°س.

يعتبر البراسيوديميوم كباقي اللانثانيدات (عدا اللانثانوم والإيتربيوم واللوتيشيوم؛ الذّين لا يملكون إلكترونات منفردة غير مزدوجة في المدار 4f) ذوصفات مغناطيسية مسايرة عند درجة حرارة الغرفة. وخلافا لبعض المعادن الأرضية النادرة التي تُظهر خواص مغناطيسية حديدية مضادة أومغناطيسية حديدية على الترتيب عند درجات الحرارة المنخفضة، فإنّ البراسيوديميومقد يكون ذوخواص مغناطيسية مسايرة في جميع درجات الحرارة فوق 1 كلفن.

نظائر البراسيوديميوم

للبراسيوديميوم نظير واحد مستقر متواجد طبيعيًّا وهو¹⁴¹Pr. وبالتالي يعتبر عنصر أحادي النويدة، كما يمكن قياس وزنه الذريّ بدقة عالية لأنه ثابت في الطبيعة. يملك هذا النظير 82 نيوترونًا تُمَثِّل أعدادًا سحرية تمنحه ثباتًا إضافيًّا. ينتج هذا النظير في النجوم خلال عمليتا الالتقاط النيوترونيّ السريع والبطيء.

أمّا باقِ أعمار النصف لتلك النظائر تكون أقل من يوم واحد -ومعظمها أقل من دقيقة واحدة- مع استثناء واحد للنظير ¹⁴³Pr حيث يصل عمره النصف إلى 13.6 يوم، وكِلا النظيرين ¹⁴³Pr و¹⁴¹Pr ينتج عن انشطار اليورانيوم.قد يكون شكل الاضمحلال الأساسي للنظائر الأخف من النظير ¹⁴¹Pr على هيئة اضمحلال بيتا العكسي أوظاهرة التقاط الإلكترون لنظائر السِّيريُوم، في حين أنّ النظائر الأثقل من ¹⁴¹Pr تكون على هيئة اضمحلال بيتا لنظائر النيوديميوم.

الخصائص الكيميائية

يتآكل معدن البراسيوديميوم في الهواء ببطئ حيث تتشكل طبقة من شواظ الأكسيد مماثلة لصدأ الحديد، وهذا كافٍ لتآكل عينة أبعادها واحد سنتيمتر من معدن البراسوديميوم بشكل تام خلال ما يقارب سنة. إضافةً لاحتراقه بسهولة عند درجة حرارة 150° س مكوّنه أكسيد البراسوديميوم (III، IV) الذي يعد مركبًا غير متكافئ قريب من Pr₆O₁₁:

12 Pr + 11 O₂ → 2 Pr₆O₁₁

ويمكن إرجاع هذا المركب إلى أكسيد البراسيوديميوم (III) (Pr₂O₃) بالتفاعل مع غاز الهيدروجين. في حين أنّ أكسيد البراسيوديميوم PrO₂ هوالناتج الأكثر أكسدة من احتراق البراسيوديميوم ويمكن الحصول عليه إمّا عن طريق تفاعل معدن البراسيوديميوم مع الأكسجين النقي في ظرف درجة الحرارة 400° س و282 بار، أوعن طريق فصل نواتج تفاعل Pr₆O₁₁ في حمض الأسيتيك المغلي. قدرة البراسيوديميوم على إعادة التفاعل وافقت التسقطات حيث أّنه أول وأكبر اللانثانيدات.

تَظهَر الكثير من أكاسيد البراسيوديميوم ذات الهجريب PrO_2−x بشكل غير متجانس وغير منتظم عند درجة حرارة 1000° س وعندما تتراوح قيم x بين 0 و0.25، لكن عند درجات الحرارة ما بين 400 و700°س تبدأ تظهر عيوب الأكاسيد بدلاً من انتظامها، مكونةً أطواراً حسب الصيغة العامة Pr_nO_2n−2 بقيم n = 4، 7، 9، 10، 11، 12، ∞. هذه الأطوار PrO_y عادةً ما يرمز لها ب α وβ′ (غير متكافئ)، β ( y= 1.833)، δ (1.818)، ε (1.8)، ζ (1.778)، ι (1.714)، θ، σ.

يعهد البراسيوديميوم على أنّه عنصر موجب القطبية الكهربائية ويتفاعل ببطيء مع الماء البارد وبسرعة مع الماء الساخن مكونًا هيدروكسيد البراسيوديميوم (III).

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

تتفاعل معادنه مع جميع الهالوجينات ليكون هاليدات ثلاثية:

2 Pr (s) + ثلاثة F₂ (g) → 2 PrF₃ (s) [green]

2 Pr (s) + ثلاثة Cl₂ (g) → 2 PrCl₃ (s) [green]

2 Pr (s) + ثلاثة Br₂ (g) → 2 PrBr₃ (s) [green]

2 Pr (s) + ثلاثة I₂ (g) → 2 PrI₃ (s)

من المركبات المعروفة أيضًا رباعي الفلوريد PrF₄، وينتج عن تفاعل خليط من فلوريد الصوديوم وفلوريد البراسيوديميوم (III) مع غاز الفلورين لينتج Na₂PrF₆ متبوعًا بإخراج فلوريد الصوديوم من الخليط المتفاعل مع فلوريد الهيدروجين السائل. بالإضافة إلى أنّ البراسيوديميوم يشكل ثنائي ديودايد البرونز مثل ديوديدات اللانثانيوم والسيريوم الغادولينيوم، والبراسيوديميوم (III) مركب كهربائي قطبي. ويذوب البراسيوديميوم بسهولة في حمض الكبريتيك المخفف ليشكل محاليل تحتوي على أيونات خضراء مصفرّة Pr³⁺ تظهر على شكل معقّدات [Pr(H₂O)₉]³⁺.

2 Pr (s) + ثلاثة H₂SO₄ (aq) → 2 Pr³⁺ (aq) + ثلاثة SO₄2- (aq) + ثلاثة H₂ (g)

ذوبان مركبات البراسيوديميوم (IV) في الماء لا ينتج عنه محاليل تحتوي على أيونات صفراء Pr⁴⁺؛ وذلك بسبب الموجبية العالية المعيارية لجهد الاختزال لزوجي Pr⁴⁺/Pr³⁺ عند +3.2 فولت، فهذه الأيونات غير مستقرة في المحلول المائي، وتتأكسد المياه لتصبح مخففة ل Pr³⁺. وقيمة الجهد لزوج الـــ Pr³⁺/Pr تساوي -2.35 فولت. مع ذلك فإنّ Pr⁴⁺ في الأوساط المائية عالية القاعدية يمكن حتى تنتج عن التأكسد مع الأوزون.

بالرغم من أنّ البراسيوديميوم (V) في الحالة الصلبة غير معروف، إلا أنّ وجود البراسيوديميوم في حالة الأكسدة +5 -مع توزيع إلكتروني مستقر السابق لغاز الزينون النبيل- تحت ظروف غشاء الغازات النبيل العازل تم تسجيلها في عام 2016م. تم تحديد الأصناف المحددة في حالة الأكسدة +5 كــ +[PrO2]، ونواتجها O2، وAr، وPrO₂(η²-O₂).

تشبه مركبات البراسيوديميوم العضوية إلى حد كبير باقي اللانثانيدات، حيث أنّ كلهم يتشاركون في عدم القدرة على اجتياز / تحطيم رابطة π. وبالتالي فهي في الأغلب محصورة لأغلب السيكلوبنتادينات الأيونية -مماثلة في البنية مع اللانثانيوم- ورابطة σ الألكيل البسيط والبنسيل، وبعضها قد يحدث مبلمر.قد يكون التناسق الكيميائي في البراسيوديميوم موجود بصورة كبيرة جدًّا، الأيونات الكهروضوئية الموجبة Pr³⁺، وهي عملاً مماثلة إلى حد كبير باقي اللانثانيدات الأولية مثل La³⁺ وCe³⁺ وNd³⁺.

وعلى سبيل المثال، فإنَّ اللانثانوم والسِّيريُوم والنيوديميوم ونترات البراسيديميوم كلها تُكوّن كلًّا من المركبات 4:3 و1:1 مع إيثر 18-تاج-6، في حين أنّ اللانثانيدات المتوسطة من البروميثيوم وصولاً إلى الغادولينيوم تستطيع فقط تكوين المركبات 4:3، ومن جهة أخرى فإنّ اللانثانيدات الأخيرة /الذيلية من التربيوم حتى اللوتيشيوم لا يمكنها النجاح في عملية ترتيب جميع روابط المركبات. تملك البراسيوديميوم أرقام تناسق عالية مع إنهّا غير مؤكدة مع ضعف في البنية الكيميائية لها باستثناءات لتلك الناتجة عن الترابطات الضخمة مثل ثلاثية التناسق [Pr{N(SiMe₃)₂ ₃]. هناك أيضًا بعض مخاليط الأكاسيد والفلوريدات التي تشتمل على البراسيوديميوم (IV)، لكنها لا تملك تناسق كيميائي ذوقيمة في هذه الحالات المؤكسدة مثل السِّيريُوم المجاور لها.

التواجد والإنتاج

لا يعد البراسيوديميوم من العناصر النادرة بشكل خاص، حيث أنّه يشكل 9.1 مغ/كغ من القشرة الأرضية. هذه القيمة تتمركز بين هجريز الرصاص (13 مغ/كغ) والبورون (9 مغ/كغ) في القشرة الأرضية، ويعتبر من رابع العناصر الوفيرة من اللانثانيدات، بعد السِّيريُوم (66 مغ/كغ)، والنيوديميوم (40 مغ/كغ)، واللانثانوم (35 مغ/كغ)؛ وإنّه أقل وفرة من عناصر الأرض النادرة الإتريوم (31 مغ/كغ) والسكانديوم (25 مغ/كغ). اتى تصنيف البراسيوديميوم على أنه عنصر نادر في الأرض نسبة إلى «مكونات الأرض المشهجرة» مثل الحجر الجيري والمنغنيز، والتي تتكون من مجموعة من العناصر المعروفة سهلة الاستخراج ومطلوبة تجاريًا. وعلى الرغم من أنّه ليس نادراً بشكل خاص، إلا أنّه لم يعتبر قط كعنصر نادرًا في القشرة الأرضية من المعادن الحاملة للبراسيوديميوم. ودائمًا ما يسبقه السِّيريُوم واللانثانيوم والنيوديميوم أيضًا.

يشبه حجم أيون البراسيوديميوم الثلاثي (Pr³⁺) اللانثانيدات الأولى في مجموعة السيريوم (من الساماريوم إلى اليوروبيوم) التي تتبع الجدول الدوريّ، وبالتالي يميل الأيون إلى التفاعل مع مجموعة السيريوم في الفوسفات، والسيليكات، والكربونات، مثل المونازيت (M^IIIPO₄) والباستناسايت (M^IIICO₃F)، بحيث يرمز الحرف M إلى معادن الأرض النادرة ماعدا السكانكيوم والبروميثيوم المشع (معظمهم Ce، وLa، وY، والقليل من Nd، وPr). يفتقر الباستناسايت إلى الثوريوم واللانثانيدات الثقيلة، كما حتى اللانثانيدات الخفيفة النقية أقل مشاركة فيه. ويعالج الخام من هذه المادة بعد تحطيمه وسحقه أولًا بحمض الكبريتيك المركز الساخن، وثاني أكسيد الكربون، وفلوريد الهيدروجين، ورباعي فلوريد السيليكون. بعد ذلك يتم تجفيف المنتج وترشيحه بالماء، تاركًا أيونات اللانثانيد الأولى، بما في ذلك اللانثانم، في محلول.

يتكون المونازيت عادة من جميع معادن القشرة الأرضية النادرة، والثريوم بشكل خاص. يمكن فصل المونازيت -بسبب خواصه المغناطيسية- بالفصل الكهرومغناطيسي المتكرر. ويعالج بعد إتمام عملية الفصل مع حمض الكبريتيك المركز الساخن لإنتاج كبريتات المعادن النادرة القابلة للذوبان في الماء. يتم معادلة المرشحات الحمضية جزئيًا مع هيدروكسيد الصوديوم إلى الرقم الهيدروجيني 3-4 الذي يترسب بسببه هيدروكسيد الثوريوم ثم يُزال. ومن ثم يعالج المحلول باستخدام أكسالات الأمونيوم لتحويل معادن القشرة النادرة إلى أكسالات غير قابلة للذوبان، وتُحوّل الأكسالات إلى أكاسيد عن طريق الحرارة العالية، وتذاب الأكاسيد في حمض النتريك. في المستوى الأخيرة، يستثنى أحد أبرز مكونات المركب، وهوالسيريوم حيث أنّ أكسيد السيريوم غير قابل للذوبان في HNO₃. يجب توخي الحذر عند التعامل مع بعض الرواسب لأنها تحتوي على Ra، و²³²Th، وهما باعثان قويَّان لأشعة غاما.

يمكن بعد ذلك فصل البراسيوديميوم عن اللانثانيدات الأخرى عن طريق التبادل الأيوني (كروماتوغرفيا)، أوباستخدام مذيب مثل ثلاثي بيوتيل الفوسفات حيث يزداد ذوبان Ln³⁺ مع زيادة الرقم الذريّ. في حالة استخدام التبادل الأيوني يتم تعبأة خليط اللانثانيدات داخل عامود من المادة الصبغية للتبادل الكاتيوني ويعبأ Cu²⁺ أوZn²⁺ أوFe³⁺ في العامود الأخر. يتم تمرير محلول مائي لعامل مركّب يعهد باسم اليونت -الذي عادةً ماقد يكون ثلاثي الأمونيوم- خلال الأعمدة، ثم ينقل Ln³⁺ من العمود الأول ويعاد وضعه في شريط متراص في أعلى العامود قبل حتى يبدأ في إعادة التموضع بواسطة NH₄+. تزداد طاقة غيبس الحرة لتكوين المركبات Ln(edta·H) على طول اللانثانيدات بما يقارب ربع من Ce³⁺ حتى Lu³⁺، حيث يتنزل كاتيونات Ln³⁺ عامود النموفي نطاق ومن ثمّ تجزأ على نحومتكرر، وتُزال من الأثقل إلى الأخف وزنًا. بعدها ترسَّب كأُكسالات غير ذائبه، ثم تحرق لتكوين أكاسيد، وأخيرًا تختزل إلى معادن.

التطبيقات

حقق ليوموسر بن لودفيغ موسر مؤسس شركة موسر للزجاج في التشيك التي تعهد الآن باسم كارلوفي فاري نجاحًا في استعمال البراسيوديميوم لتلوين الزجاج في أواخر العشرينيات من القرن الماضي، حيث قام بتلوين كوب زجاج باللون الأخضر المصفر ما يعهد باسم «براسيمِت» (بالإنجليزية: Prasemit)‏. ورغم ذلك النجاح لم يلقى رواجًا كبيراً في تلك الفترة لوجود بدائل تعطي نفس اللون بتكلفة أقل، مع ذلك فقد تم تلوين بعض البتر. كما قام موسر بمزج البراسيوديميوم مع النيوديميوم لإنتاج زجاج الهيليوليت -وهي حدثة ألمانية الأصل-، الذي انتشر على نحوٍ واسع. أول استخدام تجاري للبراسيوديميوم المنقى الذي مازال مستمراً إلى يومنا الحاليقد يكون شكله على هيئة صبغة برتنطقية مصفرة، البراسيوديميوم الأصفر وهولون السيراميك؛ تعبير عن محلول صلب في شبكة من الزركون. هذا اللون لا يحتوي على اللون الأخضر، وباللقاء من الواضح بشكل جليّ أنّ زجاج البراسيوديميومقد يكون لونه أخضر خالٍ من اللون الأصفر.

نظرًا للتشابه الكبير بين اللانثانيدات فيمكن للبراسيوديميوم حتى يحل محل معظم اللانثانيدات الأخرى دون فقدان كبير في الوظائف التي تقدمها، وفي الواقع، الكثير من التطبيقات التي تشتمل على مزيج متنوع من اللانثانيدات وكميات صغيرة من البراسيوديميوم مثل السبائك الحديدية وسبائك المسكميتال. التطبيقات التالية هي تطبيقات حديثة على البراسيوديميوم على وجه الخصوص أوعلى البراسيوديميوم كمجموعة فرعية من اللانثانيدات:

البراسيوديميوم مع النيوديميوم، يستخدم البراسيوديميوم في إنتاج مغناطيس ذوطاقة عالية إشارة من حيث الصلابة والقوة. بشكل عام فإنّ معظم السبائك النادرة لمجموعة السِّيريُوم -من اللانثانوم حتى السماريوم- مع المعادن الانتنطقية ثلاثية الأبعاد تعطي مغانط/مغناطيس بشكل مستقر للغاية، وغالبًا ما يستخدمان في المعدات الصغيرة مثل المحركات والسماعات والطابعات وسماعات الرأس ومكبرات الصوت والتخزين المغناطيسي.
عامل مساعد في صناعة السبائك مع المغنيسيوم لإنشاء معادن عالية الصلابة تستخدم في محركات الطائرات، الإتريوم والنيوديميوم أيضًا تعتبر من البدائل.
يتواجد البراسيوديميوم في عناصر الأرض النادرة التي تُشكل الفلوريد الجوهر الأساسي لأضواء قوس الكربون، المستخدم في صناعة الصور المتحركة لإضاءة الأستوديوهات وأضواء عارض الصور.
مركبات البراسيوديميوم تعطي الزجاج والمينا لونًا أصفر.
يستخدم لتلوين السيراميك الأصفر.
البراسيوديميوم مُكَوِن من مكونات زجاج الديديوم، والذي يستخدم في صناعة أنواع من نظارات اللحام والنظارات الزجاجية.
استخدم بلورات السيليكا المحقونة بأيونات البراسيوديميوم لإبطاء نبضات الضوء إلى بضع مئات الأمتار في الثانية.
سبائك البراسيوديميوم مع النيكل (PrNi₅) استخدمت لصناعة مغناطيس قوي مكّن الفهماء من الوصول لدرجة حرارة تعادل 1 ألف من درجة الصفر المطلق.
حقن البراسيوديميوم في زجاج الفلوريد جاز باستخدامه كمضخم صوتي أحادي الوضع.
يستخدم أكسيد البراسيوديميوم مع السيريا أوزيركونيا السيريا كمحفز للأكسدة.
تستخدم أيونات البراسيوديميوم Pr³⁺ كمنشطات في بعض أنواع الفسفور الأحمر والأخضر والأزرق والأشعة الفوق بنفسجية.

وكذلك لدور البراسيوديميوم في صناعة المغناطيسات الدائمة فقط استخدمت في توربينات الرياح، وهذا ما يجعله أحد العناصر الرئيسية في المنافسة الجيوسياسية في العالم الذي يعمل على الطاقات المتجددة، لكن قد تعرض هذا القول لانتقادات لأن ليست جميع التوربينات تستخدم مغناطيسات دائمًا.

الدور البيولوجي والاحتياطات

وجد أنّ اللانثانيدات الأولية (مثل اللانثانوم والالسِّيريُوم والبراسيوديميوم والنيوديميوم) ضرورية ولها دور أساسيّ في بعض البكتيريا الميثانية التي تعيش في الطين البركاني مثل الميثيلاسيدفيلوم فيوماريوليكوم، ولم يثبت وجود دور بيولوجي للبراسيوديميوم في أي كائن إضافةً لكونه لا يعد سامًّا في الوقت نفسه. لكن من المعروف أنّ الحقن الوريدي لعناصر الأرض النادرة يؤدي إلى ضعف وظائف الكبد، بالإضافة إلى أنّ الآثار الجانبية الرئيسية الناتجة عن استنشاق أكاسيد الأرض النادرة في البشر تظهر من شوائب الثوريوم واليورانيوم.

معرض الصور

براسيوديميوم المياه.
براسيوديميوم

المراجع

^ M. Jackson "Magnetism of Rare Earth" The IRM quarterly col. 10, No. 3, p. 1, 2000
^ المعجم الطبي الموحد. "ترجمة Praseodymium". مخطة لبنان ناشرون. مؤرشف من الأصل في 27 أغسطس 2019. اطلع عليه بتاريخ 27 أغسطس 2019.
↑ البعلبكي, منير (1991). "البراسوديميوم؛ البرازوديميوم". موسوعة المورد. موسوعة شبكة الفهم الريفية. اطلع عليه بتاريخعشرة أيار 2013 م.
↑ "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". نسخة محفوظة 23 مارس 2020 على مسقط واي باك مشين.
↑ Pol, Arjan; Barends, Thomas R. M.; Dietl, Andreas; Khadem, Ahmad F.; Eygensteyn, Jelle; Jetten, Mike S. M.; Op Den Camp, Huub J. M. (2013). "Rare earth metals are essential for methanotrophic life in volcanic mudpots". Environmental Microbiology. 16 (1): 255–64. doi:10.1111/1462-2920.12249. PMID 24034209.
↑ "Rare-Earth Metal Long Term Air Exposure Test". مؤرشف من الأصل في 30 يناير 2019. اطلع عليه بتاريخ 08 أغسطس 2009.
↑ Brauer, G.; Pfeiffer, B. (1963). "Hydrolytische spaltung von hoheren oxiden des prasedoyms und des terbiums". Journal of Less Common Materials. 5 (5): 171–176. doi:10.1016/0022-5088(63)90010-9.
↑ Minasian, S.G.; Batista, E.R.; Booth, C.H.; Clark, D.L.; Keith, J.M.; Kozimor, S.A.; Lukens, W.W.; Martin, R.L.; Shuh, D.K.; Stieber, C.E.; Tylisczcak, T.; Wen, Xiao-dong (2017). "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.
↑ Sroor, Farid M.A.; Edelmann, Frank T. (2012). "Lanthanides: Tetravalent Inorganic". Encyclopedia of Inorganic and Bioinorganic Chemistry. doi:10.1002/9781119951438.eibc2033. ISBN .
↑ Emsley, pp. 120–5
↑ Greenwood and Earnshaw, p. 1424
^ Weeks, Mary Elvira (1932). "The Discovery of the Elements: XI. Some Elements Isolated with the Aid of Potassium and Sodium:Zirconium, Titanium, Cerium and Thorium". The Journal of Chemical Education. 9 (7): 1231–1243. Bibcode:1932JChEd...9.1231W. doi:10.1021/ed009p1231.
^ Fontani, Marco; Costa, Mariagrazia; Orna, Virginia (2014). . Oxford University Press. صفحات 122–123. ISBN . مؤرشف من الأصل في 27 يناير 2020.
^ Fontani, Marco; Costa, Mariagrazia; Orna, Virginia (2014). . Oxford University Press. صفحة 40. ISBN . مؤرشف من الأصل في 14 فبراير 2020.
^ Lide, D. R., المحرر (2005), CRC Handbook of Chemistry and Physics (الطبعة 86th), Boca Raton (FL): CRC Press, ISBN CS1 maint: ref=harv (link)
↑ Greenwood and Earnshaw, pp. 1232–5
^ Greenwood and Earnshaw, pp. 1235–8
^ Cameron, A. G. W. (1973). "Abundance of the Elements in the Solar System" (PDF). Space Science Reviews. 15 (1): 121–146. Bibcode:1973SSRv...15..121C. doi:10.1007/BF00172440. مؤرشف من الأصل (PDF) في 21 أكتوبر 2011.
^ "Chemical reactions of Praseodymium". Webelements. مؤرشف من الأصل فيتسعة مايو2019. اطلع عليه بتاريختسعة يوليو2016.
↑ Greenwood and Earnshaw, pp. 1238–9
^ Greenwood and Earnshaw, pp. 643–4
^ Greenwood and Earnshaw, p. 1240–2
^ Greenwood and Earnshaw, pp. 1242–4
^ Hobart, D.E.; Samhoun, K.; Young, J.P.; Norvell, V.E.; Mamantov, G.; Peterson, J. R. (1980). "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.
^ Zhang, Qingnan; Hu, Shu-Xian; Qu, Hui; Su, Jing; Wang, Guanjun; Lu, Jun-Bo; Chen, Mohua; Zhou, Mingfei; Li, Jun (2016-06-06). "Pentavalent Lanthanide Compounds: Formation and Characterization of Praseodymium(V) Oxides". Angewandte Chemie International Edition (باللغة الإنجليزية). 55 (24): 6896–6900. doi:10.1002/anie.201602196. ISSN 1521-3773. PMID 27100273.
^ Greenwood and Earnshaw, pp. 1248–9
^ Greenwood and Earnshaw, pp. 1244–8
^ Patnaik, Pradyot (2003). . McGraw-Hill. صفحات 444–446. ISBN . اطلع عليه بتاريخ 06 يونيو2009.
^ Greenwood and Earnshaw, p. 1229–32
↑ Hudson Institute of Mineralogy (1993–2018). "Mindat.org". www.mindat.org. مؤرشف من الأصل في 25 يوليو2019. اطلع عليه بتاريخ 14 يناير 2018.
^ Kreidl, Norbert J. (1942). "RARE EARTHS*". Journal of the American Ceramic Society. 25 (5): 141–143. doi:10.1111/j.1151-2916.1942.tb14363.x.
↑ Rare Earth Elements 101 نسخة محفوظة 2013-11-22 على مسقط واي باك مشين., IAMGOLD Corporation, April 2012, pp. 5, 7.^{[وصلة مكسورة]}
↑ McGill, Ian (2005), "Rare Earth Elements", موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية, 31, فاينهايم: وايلي-في سي إتش, صفحة 183–227, doi:10.1002/14356007.a22_607 CS1 maint: ref=harv (link)
^ Rokhlin, L. L. (2003). Magnesium alloys containing rare earth metals: structure and properties. CRC Press. ISBN .
^ Suseelan Nair, K.; Mittal, M. C. (1988). "Rare Earths in Magnesium Alloys". Materials Science Forum. 30: 89–104. doi:10.4028/www.scientific.net/MSF.30.89.
^ Emsley, pp. 423–5
^ "ANU team stops light in quantum leap". مؤرشف من الأصل في 31 مايو2012. اطلع عليه بتاريخ 18 مايو2009.
^ Jha, A.; Naftaly, M.; Jordery, S.; Samson, B. N.; et al. (1995). "Design and fabrication of Pr3+-doped fluoride glass optical fibres for efficient 1.3 mu m amplifiers". Pure and Applied Optics: Journal of the European Optical Society Part A. 4 (4): 417. Bibcode:1995PApOp...4..417J. doi:10.1088/0963-9659/4/4/019.
^ Borchert, Y.; Sonstrom, P.; Wilhelm, M.; Borchert, H.; et al. (2008). "Nanostructured Praseodymium Oxide: Preparation, Structure, and Catalytic Properties". Journal of Physical Chemistry C. 112 (8): 3054. doi:10.1021/jp0768524.
^ Overland, Indra (2019-03-01). "The geopolitics of renewable energy: Debunking four emerging myths". Energy Research & Social Science. 49: 36–40. doi:10.1016/j.erss.2018.10.018. ISSN 2214-6296.
^ "Praseodymium 261173". مؤرشف من الأصل في 2 أكتوبر 2018.

ببليوغرافيا

Emsley, John (2011). Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. دار نشر جامعة أكسفورد. ISBN .
Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (الطبعة الثانية). Butterworth-Heinemann. ISBN .