Lexikon Praseodym

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“.

Inhaltsverzeichnis

1 Geschichte
2 Vorkommen
3 Gewinnung und Herstellung
4 Eigenschaften
- 4.1 Physikalische Eigenschaften
- 4.2 Chemische Eigenschaften
5 Verwendung
6 Isotope
7 Sicherheitshinweise
8 Verbindungen
9 Einzelnachweise
10 Weblinks

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. <div style="clear:left;" />

Eigenschaften

Kristallstruktur des Praseodyms

Physikalische 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.

Chemische Eigenschaften

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. <div style="clear:left;" />

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.

Verbindungen

Bekannt sind von allen Oxidationsstufen mehrere Halogenide beispielsweise PrF₃, PrF₄, PrCl₃, PrBr₃, PrI₃, Pr₂I₅. Die dreiwertigen Halogenide bilden verschiedene Hydrate.

Es gibt auch diverse Verbindungen mit Chalkogenen: das normale braun-schwarze Praseodym(III,IV)-oxid Pr₆O₁₁, das fast schwarze PrO₂, das grüne Pr₂O₃, Pr₂S₃, Pr₂Te₃ und andere binäre Verbindungen wie PrN, PrP. Daneben ist Praseodym in diversen Salzen, wie dem hygroskopischem Praseodym(III)-nitrat Pr(NO₃)₃ · x H₂O, dem schön kristallisierenden Praseodym(III)-sulfat Pr₂(SO₄)₃ · 8 H₂O und anderen vertreten.

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

Praseodym(III)-sulfat Oktahydrat
Praseodym(III)-chlorid Heptahydrat

Einzelnachweise

↑ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Praseodym) entnommen.
↑ N. N. Greenwood und A. Earnshaw: Chemie der Elemente, 1. Auflage, VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9, S. 1579.
↑ 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.
↑ ^a ^b ^c Datenblatt Praseodymium bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 21. April 2011.
↑ "Special Effects – The History and Technique" von Richard Rickitt - Billboard Books, 2000, ISBN 0-8230-7733-0.