Praseodym
| Eigenschaften | |||||||||||
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| Allgemein | |||||||||||
| Name, Symbol, Ordnungszahl | Praseodym, Pr, 59 | ||||||||||
| Elementkategorie | |||||||||||
| Gruppe, Periode, Block | La, 6, f | ||||||||||
| Aussehen | silbrig weiß, gelblicher Farbton | ||||||||||
| Massenanteil an der Erdhülle | 10-4 bis 10-5 | ||||||||||
| Atomar | |||||||||||
| Atommasse | 140,90765 u | ||||||||||
| Atomradius (berechnet) | 185 (247) pm | ||||||||||
| Kovalenter Radius | 165 pm | ||||||||||
| Elektronenkonfiguration | [Xe]4f36s2 | ||||||||||
| 1. Ionisierungsenergie | 527 | ||||||||||
| 2. Ionisierungsenergie | 1020 | ||||||||||
| 3. Ionisierungsenergie | 2086 | ||||||||||
| 4. Ionisierungsenergie | 3761 | ||||||||||
| Physikalisch | |||||||||||
| Aggregatzustand | fest | ||||||||||
| Kristallstruktur | hexagonal | ||||||||||
| Dichte | 6640 | ||||||||||
| Schmelzpunkt | 1204 K (931 °C) | ||||||||||
| Siedepunkt | 3793 (3520 °C) | ||||||||||
| Molares Volumen | 20,8 · 10-6 m3·mol−1 | ||||||||||
| Verdampfungsenthalpie | 296,8 | ||||||||||
| Schmelzenthalpie | 6,89 kJ·mol−1 | ||||||||||
| Dampfdruck | 1,33 · 10-6 Pa bei 1070 K | ||||||||||
| Schallgeschwindigkeit | 2280 m·s−1 bei 293,15 K | ||||||||||
| Spezifische Wärmekapazität | 193 J·kg−1·K−1 | ||||||||||
| Elektrische Leitfähigkeit | 1,486 · 106 S·m−1 | ||||||||||
| Wärmeleitfähigkeit | 12,5 W·m−1·K−1 | ||||||||||
| Chemisch | |||||||||||
| Oxidationszustände | 3, 4 | ||||||||||
| Normalpotential | -2,35 V (Pr3+ + 3e- %rarr; Pr) | ||||||||||
| Elektronegativität | 1,13 (Pauling-Skala) | ||||||||||
| Isotope | |||||||||||
| Weitere Isotope siehe Liste der Isotope | |||||||||||
| NMR-Eigenschaften | |||||||||||
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| Sicherheitshinweise | |||||||||||
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| Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. | |||||||||||
Praseodym ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Pr und der Ordnungszahl 59. Von der Grünfärbung seiner Verbindungen kommt auch der Name: das griechische Wort prásinos bedeutet „lauchgrün“, didymos „doppelt“ oder „Zwilling“. Das Element wird den Metallen der seltenen Erden zugeordnet.
Geschichte
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.
- Die Verbindungen verbessern auch die UV-Absorption und werden für Augenschutzgläser beim Schweißen benutzt.
Isotope
Natürliches Praseodym besteht nur aus dem stabilen Isotop Pr-141. 38 weitere radioaktive Isotope sind bekannt, wobei Pr-143 und Pr-142 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 Pr-138m (t½ 2,12 Stunden), Pr-142m (t½ 14,6 Minuten) und Pr-134m (t½ 11 Minuten) die stabilsten sind.
Die Isotope bewegen sich einem Atommassenbereich von 120,955 (Pr-121) bis 158,955 (Pr-159).
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.
Verbindungen
Praseodym tritt in seinen Verbindungen drei- und vierwertig auf, wobei die dreiwertige Oxidationszahl die häufigere ist. Pr(III)-Verbindungen sind gelbgrün, Pr(IV)-Verbindungen farblos. Unter besonderen reduktiven Bedingungen kann auch zweiwertiges Praseodym realisiert werden, z.B. im Pr2I5.
Bekannt sind von allen Stufen mehrere Halogenide (beispielsweise PrF3, PrF4, PrCl3, PrBr3, PrI3), Pr2I5. Von den dreiwertigen Halogeniden existieren auch verschiedene Hydrate.
Es gibt auch diverse Verbindungen mit Chalkogenen (PrO2, Pr2O3, Pr2S3, Pr2Te3) und andere binäre Verbindungen wie PrN oder Pr(NO3)3.
Außerdem bildet es mehrere Fluorkomplexe.
