Praseodym

Eigenschaften
[Xe] 4f3 6s2 59 Pr Periodensystem
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl	Praseodym, Pr, 59
Serie	Lanthanoide
Gruppe, Periode, Block	La, 6, f
Aussehen	silbrig weiß, gelblicher Farbton
CAS-Nummer	7440-10-0
Massenanteil an der Erdhülle	5,2 ppm[1]
Atomar [2]
Atommasse	140,90765 u
Atomradius (berechnet)	185 (247) pm
Kovalenter Radius	203 pm
Elektronenkonfiguration	[Xe] 4f3 6s2
1. Ionisierungsenergie	527 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie	1020 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie	2086 kJ/mol
4. Ionisierungsenergie	3761 kJ/mol
Physikalisch [2]
Aggregatzustand	fest
Kristallstruktur	hexagonal
Dichte	6,475 g/cm3(25 °C)[3]
Magnetismus	paramagnetisch (χm = 2,9 · 10−3)[4]
Schmelzpunkt	1208 K (935 °C)
Siedepunkt	3563 K (3290 °C)
Molares Volumen	20,80 · 10−6 m3/mol
Verdampfungswärme	330 kJ/mol
Schmelzwärme	6,9 kJ/mol
Schallgeschwindigkeit	2280 m/s bei 293,15 K
Elektrische Leitfähigkeit	1,43 · 106 A/(V · m)
Wärmeleitfähigkeit	13 W/(m · K)
Chemisch [2]
Oxidationszustände	3, 4
Normalpotential	−2,35 V (Pr3+ + 3 e− → Pr)
Elektronegativität	1,13 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZM ZE (MeV) ZP 137Pr {syn.} 1,28 h ε 2,702 137Ce 138Pr {syn.} 1,45 min ε 4,437 138Ce 139Pr {syn.} 4,41 h ε 2,129 139Ce 140Pr {syn.} 3,39 min ε 3,388 140Ce 141Pr 100 % Stabil 142Pr {syn.} 19,12 h β− 2,162 142Nd ε 0,745 142Ce 143Pr {syn.} 13,57 d β− 0,934 143Nd 144Pr {syn.} 17,28 min β− 2,997 144Nd 145Pr {syn.} 5,984 h β− 1,805 145Nd
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
NMR-Eigenschaften
Spin γ in rad·T−1·s−1 Er(1H) fL bei B = 4,7 T in MHz 141Pr 5/2 8,1397 · 107 30,062
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [5] Pulver Gefahr H- und P-Sätze H: 250 EUH: keine EUH-Sätze P: 222-​231-​422 [5] Gefahrstoffkennzeichnung [5] Leicht- entzündlich (F) R- und S-Sätze R: 17 S: 17
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Praseodym ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Pr und der Ordnungszahl 59. Im Periodensystem steht es in der Gruppe der Lanthanoide und zählt damit auch zu den Metallen der seltenen Erden. Von der Grünfärbung seiner Verbindungen kommt auch der Name: das griechische Wort prásinos bedeutet „lauchgrün“, didymos „doppelt“ oder „Zwilling“.

Geschichte

Praseodym

1841 extrahierte Carl Gustav Mosander die seltene Erde Didym aus Lanthanoxid. 1874 bemerkte Per Teodor Cleve, dass es sich bei Didym eigentlich um zwei Elemente handelte. Im Jahr 1879 isolierte Lecoq de Boisbaudran Samarium aus Didym, das er aus dem Mineral Samarskit gewann. 1885 gelang es Carl Auer von Welsbach, Didym in Praseodym und Neodym zu trennen, die beide Salze mit verschiedenen Farben bilden.

Vorkommen

Praseodym kommt als Begleiter in den typischen Seltenen-Erd-Mineralien Cerit, Monazit und Bastnäsit vor. Die weltweiten Reserven werden auf 4 Millionen Tonnen geschätzt.

Gewinnung und Herstellung

Wie bei allen Lanthanoiden werden zuerst die Erze durch Flotation angereichert, danach die Metalle in entsprechende Halogenide umgewandelt und durch fraktionierte Kristallisation, Ionenaustausch oder Extraktion getrennt. Das Metall wird durch Schmelzflusselektrolyse oder Reduktion mit Calcium gewonnen.

Eigenschaften

Praseodym ist ein weiches, silberweißes paramagnetisches Metall, welches zu den Lanthanoiden und Metallen der Seltenen Erden gehört. Es ist in Luft etwas korrosionsbeständiger als Europium, Lanthan oder Cer, bildet aber leicht eine grüne Oxidschicht aus, die an Luft abblättert. Bei 798 °C wandelt sich das hexagonale α-Pr in das kubisch-raumzentrierte β-Pr um.

Verwendung

• Praseodym wird in Legierungen mit Magnesium zur Herstellung von hochfestem Metall für Flugzeugmotoren verwendet.
• Legierungen mit Cobalt und Eisen sind starke Dauermagnete.
• Praseodymverbindungen werden zum Färben von Glas und Emaille verwendet (zum Beispiel in grün gefärbten Scheinwerfergläsern in der Beleuchtungstechnik ^[6]).
• Die Verbindungen verbessern auch die UV-Absorption und werden für Augenschutzgläser beim Schweißen benutzt.

Isotope

Natürliches Praseodym besteht nur aus dem stabilen Isotop ¹⁴¹Pr. 38 weitere radioaktive Isotope sind bekannt, wobei ¹⁴³Pr und ¹⁴²Pr mit einer Halbwertszeit von 13,57 Tagen beziehungsweise 19,12 Stunden die langlebigsten sind. Alle anderen Isotope haben Halbwertszeiten von weniger als 5,985 Stunden, die meisten sogar weniger als 33 Sekunden. Es gibt auch 6 metastabile Zustände, wobei ^138mPr (t_½ 2,12 Stunden), ^142mPr (t_½ 14,6 Minuten) und ^134mPr (t_½ 11 Minuten) die stabilsten sind.

Die Isotope bewegen sich einem Atommassenbereich von 120,955 (¹²¹Pr) bis 158,955 (¹⁵⁹Pr).

Sicherheitshinweise

Wegen seiner Luftempfindlichkeit sollte Praseodym unter Benzin oder in Kunststoff oder Glas versiegelt aufbewahrt werden.

Eine biologische Bedeutung ist nicht bekannt, Praseodymverbindungen sollen aber leicht leberschädigend wirken. Es gibt allerdings keine Toxizitätswerte.

Praseodymoxid

Verbindungen

Praseodym tritt in seinen Verbindungen drei- und vierwertig auf, wobei die dreiwertige Oxidationszahl die häufigere ist. Pr(III)-Ionen sind gelbgrün, Pr(IV)-Ionen farblos. Unter besonderen reduktiven Bedingungen kann auch zweiwertiges Praseodym realisiert werden, z. B. im Pr₂I₅.

Bekannt sind von allen Stufen mehrere Halogenide beispielsweise Hydrate.

Es gibt auch diverse Verbindungen mit Chalkogenen: das normale braun-schwarze Praseodym(III,IV)-oxid Pr₆O₁₁, das fast schwarze PrN, PrP. Daneben ist Praseodym in diversen Salzen, wie dem hygroskopischem Praseodymnitrat Pr(NO₃)₃ · x H₂O, dem schön kristallisierenden Praseodymsulfat Pr₂(SO₄)₂ · 8 H₂O und anderen vertreten.

Außerdem bildet es mehrere Fluoridokomplexe wie z. B. das K₂[PrF₆] mit vierwertigem Pr.

Einzelnachweise

1. ↑ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
2. ↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Praseodym) entnommen.
3. ↑ N. N. Greenwood und A. Earnshaw: Chemie der Elemente, 1. Auflage, 1988, S. 1579, ISBN 3-527-26169-9.
4. ↑ Weast, Robert C. (ed. in chief): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990. Seiten E-129 bis E-145. ISBN 0-8493-0470-9. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.
5. ↑ ^{a b c} Datenblatt Praseodymium bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 21. April 2011.
6. ↑ "Special Effects - The History and Technique" von Richard Rickitt - Billboard Books, 2000, ISBN 0-8230-7733-0

Weblinks

 Wiktionary: Praseodym – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

 Commons: Praseodym – Album mit Bildern und/oder Videos und Audiodateien

• metallisch blankes Praseodym

Periodensystem der Elemente

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Be

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Normdaten: SWD in der DNB: 4175591-1