Praseodym

Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, OrdnungszahlPraseodym, Pr, 59
ElementkategorieLanthanoide
Gruppe, Periode, BlockLa, 6, f
Aussehensilbrig weiß,
gelblicher Farbton
CAS-Nummer7440-10-0
EG-Nummer231-120-3
ECHA-InfoCard100.028.291
Massenanteil an der Erdhülle5,2 ppm[1]
Atomar [2]
Atommasse140,90766(2)[3][4] u
Atomradius (berechnet)185 (247) pm
Kovalenter Radius203 pm
Elektronenkonfiguration[Xe] 4f3 6s2
1. Ionisierungsenergie5.4702(4) eV[5]527.79 kJ/mol[6]
2. Ionisierungsenergie10.631(20) eV[5]1025.7 kJ/mol[6]
3. Ionisierungsenergie21.6237(25) eV[5]2086.37 kJ/mol[6]
4. Ionisierungsenergie38.981(25) eV[5]3761.1 kJ/mol[6]
5. Ionisierungsenergie57.53(5) eV[5]5550 kJ/mol[6]
Physikalisch [2]
Aggregatzustandfest
Kristallstrukturhexagonal
Dichte6,475 g/cm3 (25 °C)[7]
Magnetismusparamagnetisch (Χm = 2,9 · 10−3)[8]
Schmelzpunkt1208 K (935 °C)
Siedepunkt3403 K[9] (3130 °C)
Molares Volumen20,80 · 10−6 m3·mol−1
Verdampfungswärme331 kJ/mol[9]
Schmelzwärme6,9 kJ·mol−1
Schallgeschwindigkeit2280 m·s−1 bei 293,15 K
Elektrische Leitfähigkeit1,43 · 106 A·V−1·m−1
Wärmeleitfähigkeit13 W·m−1·K−1
Chemisch [2]
Oxidationszustände3, 4, 2
Normalpotential−2,35 V
(Pr3+ + 3 e → Pr)
Elektronegativität1,13 (Pauling-Skala)
Isotope
IsotopNHt1/2ZAZE (MeV)ZP
137Pr{syn.}1,28 hε2,702137Ce
138Pr{syn.}1,45 minε4,437138Ce
139Pr{syn.}4,41 hε2,129139Ce
140Pr{syn.}3,39 minε3,388140Ce
141Pr100 %Stabil
142Pr{syn.}19,12 hβ2,162142Nd
ε0,745142Ce
143Pr{syn.}13,57 dβ0,934143Nd
144Pr{syn.}17,28 minβ2,997144Nd
145Pr{syn.}5,984 hβ1,805145Nd
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
NMR-Eigenschaften
 Spin-
Quanten-
zahl I
γ in
rad·T−1·s−1
Er (1H)fL bei
B = 4,7 T
in MHz
141Pr5/28,1397 · 10730,062
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [10]

Pulver

02 – Leicht-/Hochentzündlich

Gefahr

H- und P-SätzeH: 250
P: 222​‐​231​‐​422 [10]
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 πράσινος prásinos bedeutet „grün“, δίδυμος 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.[11]

Vorkommen

Praseodym kommt in natürlicher Form nur in chemischen Verbindungen vergesellschaftet mit anderen Lanthanoiden, hauptsächlich in den Mineralien

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

Kristallstruktur des Praseodyms

Physikalische Eigenschaften

Praseodym ist ein weiches, silberweißes paramagnetisches Metall, welches zu den Lanthanoiden und Metallen der Seltenen Erden gehört. Bei 798 °C wandelt sich das hexagonale α-Pr in das kubisch-raumzentrierte β-Pr um.

Chemische Eigenschaften

Bei hohen Temperaturen verbrennt Praseodym zum Sesquioxid Pr2O3. Es ist in Luft etwas korrosionsbeständiger als Europium, Lanthan oder Cer, bildet aber leicht eine grüne Oxidschicht aus, die an Luft abblättert. Mit Wasser reagiert es unter Bildung von Wasserstoff zum Praseodymhydroxid (Pr(OH)3). Praseodym tritt in seinen Verbindungen drei- und vierwertig auf, wobei die dreiwertige Oxidationszahl die häufigere ist. Pr(III)-Ionen sind gelbgrün, Pr(IV)-Ionen gelb. Unter besonderen reduktiven Bedingungen kann auch zweiwertiges Praseodym realisiert werden, z. B. im Praseodym(II,III)-iodid (Pr2I5).

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 6 Stunden, die meisten sogar weniger als 33 Sekunden. Es gibt auch 6 metastabile Zustände, wobei 138mPr (t½ 2,12 Stunden), 142mPr (t½ 14,6 Minuten) und 134mPr (t½ 11 Minuten) die stabilsten sind.

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

Verwendung

Verbindungen

Oxide

Halogenide

Bekannt sind von allen Oxidationsstufen mehrere Halogenide beispielsweise Praseodym(III)-fluorid (PrF3), Praseodym(IV)-fluorid (PrF4), Praseodym(III)-chlorid (PrCl3), Praseodym(III)-bromid (PrBr3), Praseodym(III)-iodid (PrI3), Praseodym(II,III)-iodid (Pr2I5). Die dreiwertigen Halogenide bilden verschiedene Hydrate.

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

Andere Verbindungen

Binäre Verbindungen sind z. B. Praseodym(III)-sulfid (Pr2S3), Praseodymnitrid (PrN), Praseodymphosphid (PrP).

Daneben ist Praseodym in diversen Salzen, wie dem hygroskopischen Praseodym(III)-nitrat (Pr(NO3)3 · x H2O), dem schön kristallisierenden Praseodym(III)-sulfat (Pr2(SO4)3 · 8 H2O) und anderen vertreten.

Eine Übersicht über Praseodymverbindungen bietet die Kategorie:Praseodymverbindung.

Weblinks

Commons: Praseodym – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary: Praseodym – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

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. IUPAC, Standard Atomic Weights Revised v2 (Memento vom 3. März 2016 im Internet Archive).
  4. CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013.
  5. a b c d e Eintrag zu praseodymium in Kramida, A., Ralchenko, Yu., Reader, J. und NIST ASD Team (2019): NIST Atomic Spectra Database (ver. 5.7.1). Hrsg.: NIST, Gaithersburg, MD. doi:10.18434/T4W30F (https://physics.nist.gov/asd). Abgerufen am 11. Juni 2020.
  6. a b c d e Eintrag zu praseodymium bei WebElements, https://www.webelements.com, abgerufen am 11. Juni 2020.
  7. N. N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemie der Elemente. 1. Auflage. VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9, S. 1579.
  8. Robert C. Weast (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9, S. E-129 bis E-145. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.
  9. a b Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. In: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, S. 328–337; doi:10.1021/je1011086.
  10. a b Datenblatt Praseodymium, powder bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 26. April 2017 (PDF).
  11. Carl Auer v. Welsbach: Die Zerlegung des Didyms in seine Elemente. In: Monatshefte für Chemie. 6 (1), 1885, S. 477–491; doi:10.1007/BF01554643.

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Autor/Urheber: Der ursprünglich hochladende Benutzer war Tomihahndorf in der Wikipedia auf Deutsch, Lizenz: CC-BY-SA-3.0

praseodymium

  • Bildbeschreibung: Praseodym unter Argongas
  • Quelle: Foto aus meiner Elementesammlung
  • Fotograf: Tomihahndorf
  • Datum: März 2006
Praseodymium sulphate octahydrate crystals.JPG
Autor/Urheber: Spidey71, Lizenz: CC BY-SA 3.0
Petri dish containing crystals of praseodymium sulphate octahydrate, crystallised from solution at room temperature.
Praseodymium(III)-chloride-heptahydrate.jpg
Photograph of a sample of praseodymium(III) chloride heptahydrate, PrCl3·7H2O