鐠

鐠

鐠是一種金屬元素，屬稀土金屬。元素名來源於希臘文，原意是“綠色”。晶體結構為晶胞為六方晶胞。鐠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生一層易碎的綠色氧化物，純鐠必須在礦物油或密封塑膠中保存。鐠的用途之一是用於石油催化裂化。以鐠釹富集物的形式加入Y型沸石分子篩中製備石油裂化催化劑，可提高催化劑的活性、選擇性和穩定性。鐠像其他稀土元素一樣，具有慢性低毒，不是生物必須元素。

基本介紹

  • 中文名：鐠
  • 外文名：praseodymium
  • 元素符號：Pr
  • 原子量：140.90765
  • 族群：鑭系
  • 原子序數：59
  • 發現人：莫桑德爾
  • 周期：6
  • 外觀：銀白色、黃綠光澤
  • 熔點：1204 K（931 °C）
  • 沸點：3793 K（3520 °C）
發展簡史,礦產分布,物理性質,化學性質,套用領域,製備方法,安全防護,注意事項,

發展簡史

1841年C·G·莫桑德爾從鈰土中得到鐠、釹混合物，命名為didymia。
鐠的發現時間鐠的發現時間
1885年奧地利化學家威斯巴赫從氧化中分離出氧化釤後分離出新元素的氧化物，將這種新元素命名為preseodidymium，由Praseo（綠色）和didymium（釹鐠混合物）組成，即“綠”，因為它的鹽是綠色。這個元素的名稱簡化成praseodymium。譯成鐠，元素符號是Pr。鐠的英文名來源於希臘文prasios，原意是“綠色的孿生兄弟”。這是因為鐠和釹共生在一起，而且鐠的氧化物Pr2O3為淺綠色。

礦產分布

鐠在地殼中的含量約為5.53×10-4%，主要存在於獨居石和氟碳鈰礦中，核裂變產物中也含有鐠。自然界存在的鐠均為穩定同位素鐠–141。
鐠在太陽系裡的分布情況鐠在太陽系裡的分布情況

物理性質

銀白色金屬，質較軟，有延展性。室溫下鐠為BCC結構。
鐠的熱化學數據鐠的熱化學數據
自然界中鐠只有一種穩定同位素，141-Pr。 但有38种放射性同位素，其中比較穩定的有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，大部分的半衰期少於33秒。鐠還有6個亞穩態，比較穩定的是138m-Pr （t&frac12；2.12 小時），142m-Pr （t&frac12：14.6 分） 和134m-Pr （t&frac12：11 分）。鐠的同位素原子量從120.955 u （121-Pr）到 158.955 u （159-Pr）。穩定同位素 141-Pr如果放出β射線，會俘獲電子。主要放射產物為鈰的同位素鈰58和釹的同位素釹60。
熔點
931℃
沸點
3520℃
密度
6.773克/厘米
晶胞參數：
a
= 367.25 pm
b
= 367.25 pm
c
= 1183.54 pmα = 90°
c
= 1183.54 pmα = 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
電離能 （kJ /mol）
M+ - M2+ 1018
電離能 （kJ /mol）
M2+ - M3+ 2086
電離能 （kJ /mol）
M3+ - M4+ 3761
電離能 （kJ /mol）
M4+ - M5+ 5543
自然界含量：
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

化學性質

元素符號Pr，屬周期系ⅢB族，稀土元素，鑭系元素。
鐠鐠
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生一層易碎的綠色氧化物，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存在，也以4價形式存在。
CAS號
7440-10-0
原子量
140.907.65
原子序數
59
原子體積（立方厘米/摩爾）
20.8
氧化態
K-L-M-N-O-P
外圍電子層排布
4f3 6s2
鐠的化合物
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
硒化物
PrSe
碲化物
PrTe、Pr2Te3
氮化物
PrN

套用領域

鐠在石油化工方面可用作催化劑。
鐠鐠
鐠作為用量較大的稀土元素，很大一部分是以混合稀土的形式被利用，比如用作金屬材料的淨化變質劑、化工催化劑、農用稀土等等。以鐠釹富集物的形式加入Y型沸石分子篩中製備石油裂化催化劑，可提高催化劑的活性、選擇性和穩定性。作為塑膠改性添加劑，在聚四氟乙烯（PTFE）中加入鐠釹富集物，可明顯提高PTFE的耐磨性能。
稀土永磁材料是當今最熱門的稀土套用領域。鐠單獨用作永磁材料性能並不突出，但它卻是一個能改善磁性能的優秀協同元素。無論是第一代稀土永磁材料釤鈷永磁合金，還是第三代稀土永磁材料釹鐵硼，加入適量的鐠都能有效地提高和改善永磁材料性能。如在SmCo5中加入部分Pr取代Sm可以提高永磁材料的磁能積，兩者的比例一般為80%Sm—20%Pr，若鐠加入過多反而會降低材料的矯頑力和穩定性。在第三代稀土永磁材料釹鐵硼中，添加鐠可以提高材料的矯頑力，德國、日本等國在生產高矯頑力釹鐵硼磁體時，均加入部分鐠。鐠的加入量為5%～8%，最高達10%，可取代1/3的釹。磁性材料對鐠質量要求較高，至少應達到釹的同等質量。加入鐠還能提高磁體抗氧化性能（耐空氣腐蝕）和機械性能，已被廣泛套用於各類電子器件和馬達上。
鐠還可用於研磨和拋光材料。純鈰基拋光粉通常為淡黃色，是光學玻璃的優質拋光材料，已取代拋光效率低又污染生產環境的氧化鐵紅粉。氧化釹對拋光作用不大，但鐠卻有良好的拋光性能。含鐠的稀土拋光粉會呈紅褐色，也被稱作紅粉，但這種紅不是氧化鐵紅，而是由於含有氧化鐠使稀土拋光粉顏色變深。鐠還被用新型磨削材料，製成含鐠剛玉砂輪。與白剛玉相比，在磨削碳素結構鋼、不鏽鋼、高溫合金時，效率和耐用性可提高30%以上。為了降低成本，過去多用鐠釹富集物為原料，故稱鐠釹剛玉砂輪。
鐠在光纖領域的用途也越來越廣，已開發出在1300~1360nm譜區起放大作用的摻鐠光纖放大器（PDFA），技術日趨成熟。PDFA以其優異的性能價格比，對中國當前大量鋪設的1550nm的CATV系統光纖有線電視的興建改造與系統升級有著重大的實際意義。PDFA將從根本上改變現有的1550nmCATV的網路格局,使1310nmCATV系統在HFC系統改造中成為替代1550nm系統的理想選擇。

製備方法

工業上用溶劑萃取法和離子交換法從處理氟碳鈰礦或獨居石得到的混合稀土溶液中分離和提純鐠。金屬鐠用鈣還原鐠的氟化物或氯化物來製取。
鐠在元素周期表中的位置鐠在元素周期表中的位置
鑭、鈰、鐠、釹等輕稀土金屬，由於熔點較低，在電解過程可呈熔融狀態在陰極上析出，故一般均採用電解法製取。
常由水合氯化鐠PrCl3·XH2O經脫水後用金屬鈣還原，或由無水氯化鐠經熔融後電解而製得。

安全防護

鐠具有低毒性，接觸時應注意安全防護。純鐠必須在礦物油或密封塑膠中保存。
鐠鐠

注意事項

像其他稀土元素一樣，鐠具有慢性低毒，不是生物必須元素。

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