logo

logo

logo

logo

logo

البرازيوديميوم

برازيوديميوم

praseodymium -

 البرازيوديميوم

البرازيوديميوم

وجوده في الطبيعة واستحصاله

خواصه الفيزيائية

خواصه الكيميائية

استعمالاته

 

البرازيوديميوم Praseodymium عنصر كيميائي من اللانتانيدات، له الرمز Pr، وعدده الذري 59. وزمرة اللانتانوم هي مجموعة أربعة عشر عنصراً تلي اللانتانوم في الجدول الدوري من السيريوم حتى اللوتيسيوم، وتمتلئ فيها المدارات 4f بالإلكترونات. اكتشفه الكيميائي النمساوي كارل أوير فون فلسباخ Carl Auer von Welsbach عام 1885. وقد نجح هذا العالم في فصل كل من البرازيوديميوم (Pr) والنيوديميوم (Nd) neodymium من مادة كانت تُعرف خطأً على أنها مكونة من عنصر وحيد يحمل اسم الديديميوم didymium؛ وذلك بطريقة التبلور المجزأ fractional crystallization لأملاح النترات الخاصة به ابتداء من حمض الآزوت. ومن هنا أتت تسميته من اليونانية prasios و didymos، وتعنيان معاً التوأم الأخضر، حيث يمتاز بأملاحه ذات اللون الأخضر، وأملاح النيوديميوم زهرية اللون.

وجوده في الطبيعة واستحصاله

لا يوجد البرازيوديميوم حراً في الطبيعة مثل غيره من العناصر الترابية النادرة rare earth elements، وإنما يوجد متحداً مع عناصر أخرى في فلزات المونازيت monazite.

يصل تركيزه في القشرة الأرضية إلى 9.2 ميلي غرام/كيلو غرام، وفي مياه البحار ميلي غرام/لتر. يجري استحصاله من خلال عملية التبادل الإيوني (الشاردي) ابتداء من المونازيت، ويمكن استحصاله بإرجاع (اختزال) ثلاثي كلوريده بالكلسيوم عند درجة حرارة 1000°س أو أعلى.

خواصه الفيزيائية

هو معدن metal لين لونه رمادي فضي قابل للسحب والتطريق. درجة انصهاره 930.8 °س وكتلته الحجمية 6.77 غرام/سم3، نصف قطره الذري 182 بيكو متر، ونصف قطر الإيون بيكومتر، كمون المسرى M/M3+ = -53.2 فولط، كمون التأين الأول 527 كيلو جول/ مول، والثاني 1020 كيلو جول/مول، والثالث 2086 كيلو جول/مول.

يوجد البرازيوديميوم في الطبيعة مكوناً من النظير المستقر 141، والمستعمل في الرنين (التجاوب) النووي المغنطيسي. وقد جرى توصيف ثمانية وثلاثين نظيراً مشعاً له، أكثرها استقراراً النظير 143 الذي يتمتع بعمر النصف 13.57 يوماً والبرازيوديميوم 142 الذي يتمتع بعمر النصف 19.12 ساعة. أما بقية النظائر المشعة فلها أعمار نصف أقل من ست ساعات.

خواصه الكيميائية

بنيته الإلكترونية ، والبنية الإلكترونية للإيون حيث [Xe] البنية الإلكترونية للغاز الخامل الزينون. يمتاز البرازيديميوم بالتكافؤ الثلاثي، فهو يعطي بسهولة إيونات (Pr(III، وهي صفراء مخضرة في المحاليل المائية. ونظراً لأنه يشكّل عند تعريضه للهواء طبقة خضراء متقشّرة من الأكسيد Pr2O3؛ فإنه يُحفَظ إما ضمن الزيت المعدني؛ وإمّا في زجاجة مفرّغة محكمة الإغلاق.

البرازيوديميوم عنصر شديد الكهرجابية. يتفاعل ببطء مع الماء البارد وبسرعة كبيرة مع الماء الساخن ليعطي هدروكسيد البرازيوديميوم (المعادلة1):

حيث تشير الرموز: (s) المادة صلبة، (l) المادة سائلة، (aq) المادة منحلة، (g) المادة غازية.

ويمكن ترسيبه بفعل النشادر NH3 في محلول مائي لملح من أملاحه المنحلة، ويكون الراسب هلامياً. يتفاعل معدن البرازيوديميوم مع الهالوجينات جميعها وفق المعادلة (2):

ويكوِّن Prl3,PrBr3,PrCl3,PrF3 كلها خضراء اللون. وللفلوريد أهمية خاصة لعدم انحلاله بالماء، ويستحصل الكلوريد أيضاً بتفاعل الأكسيد مع كلوريد الأمونيوم عند الدرجة 300 ْس (المعادلة3):

يحصل على كبريت البرازيوديميوم بتسخين مع عند الدرجة 1100 ْس، وللبرازيوديميوم أملاح مضاعفة مثل
و، وهذه الأملاح ضعيفة الانحلال في كبريتات الصوديوم.

ينحلّ البرازيوديميوم بسهولة في حمض الكبريت، ويعطي محاليل تضمّ إيونات مميهة (المعادلة4):

يتحلمه (يتحلل بالماء) إيونه المميه (المعادلة 5):

يكوّن البرازيوديميوم معقدات في الأوساط اللامائية مثل الكحول الإتيلي C2H5OH والأسيتونتريل، وهي من الشكل ، والمعقدات مع اليود (I=X) قليلة الثبات، وتتفكك في المحل اللامائي ولو كان تركيز عالياً. كما يكوّن مركّبات معدنية عضوية مثل و، والارتباط في هذه المركّبات تغلب عليه الصفة الإيونية، وهي ثابتة حرارياً إلا أنها تتأثر بالماء والهواء.

استعمالاته

الاستعمال الرئيس للبرازيوديميوم هو في صنع السبائك (الأشابات) حيث يُضاف إلى المغنزيوم لتوليد سبائك معدنية عالية المقاومة تُستعمل في محرّكات الطائرات. يُشكِّل البرازيوديميوم نحو 5 % من المزيج الخلائطي من المعادن الترابية النادرة المعروف باسم معدن ميش misch metal، وهو مادة تُستعمل في صنع أحجار الصوان للولاعات. وهو يشكّل النواة في قوس الكربون المستعملة في قطاع الصور المتحركة لإضاءة الاستوديو. كما يُضاف هذا العنصر إلى كبلات الألياف البصرية optical fibers بصفته عنصر سبيكة يعمل على تضخيم الإشارة. أما أملاح البرازيوديميوم؛ فتُستعمل كي تضفي على الزجاج والمينا لوناً أصفر، إذ تعطي عند تضمينها في الزجاج تدرجات متنوعة للأصفر المُخضَر، ولهذا فإنّ العديد من الاستعمالات الصناعية للبرازيوديميوم تنطوي على استعماله مرشحاً filter للضوء الأصفر من المنابع الضوئية، كما تُستعمل الأملاح في صناعة النظارات الواقية لعمال اللِّحام ونفخ الزجاج. والبرازيوديميوم- مثل غيره من المعادن الترابية النادرة- ذو سمية منخفضة إلى متوسطة، وليس له أي دور حيوي معروف حتى الآن.

يمن أتاسي

مراجع للاستزادة:

-Y. Borchert, P. Sonstrom, M. Wilhelm, H. Borchert, M. Baumer, Nanostructured Praseodymium Oxide: Preparation, Structure, and Catalytic Properties, Journal of Physical Chemistry C 112 (8): 3054, 2008.

-F.A. Cotton and G. Wilkinson, Advanced Inorganic Chemistry, Wiley Interscience Publication, 1988.

-L. L. Rokhlin, Magnesium Alloys Containing Rare Earth Metals: Structure and Properties, CRC Press, 2003.

- Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Wiley Interscience Publication, 1995.

 


التصنيف : الكيمياء والفيزياء
النوع : الكيمياء والفيزياء
المجلد: المجلد الرابع
رقم الصفحة ضمن المجلد :
مشاركة :

اترك تعليقك



آخر أخبار الهيئة :

البحوث الأكثر قراءة

هل تعلم ؟؟

عدد الزوار حاليا : 607
الكل : 27459377
اليوم : 69414