Praseodimio

Il praseodimio è l'elemento chimico di numero atomico 59 e il suo simbolo è Pr.

Praseodimio
59 Pr                                                                                                                                                                                                                                               cerio ← praseodimio → neodimio
Aspetto
Aspetto dell'elemento bianco grigiastro
Linea spettrale Linea spettrale dell'elemento
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico	praseodimio, Pr, 59
Serie	lantanidi
Gruppo, periodo, blocco	—, 6, f
Densità	6 640 kg/m³
Configurazione elettronica	Configurazione elettronica
Termine spettroscopico	4Io9/2
Proprietà atomiche
Massa atomica	140,90765 u
Raggio atomico (calc.)	182 pm
Raggio covalente	203±7 pm
Configurazione elettronica	[Xe]4f36s2
e− per livello energetico	2, 8, 18, 21, 8, 2
Stati di ossidazione	3 (debolmente basico)
Struttura cristallina	esagonale
Proprietà fisiche
Stato della materia	solido
Punto di fusione	1 208 K (935 °C)
Punto di ebollizione	3 793 K (3 520 °C)
Volume molare	20,8×10−6 m³/mol
Entalpia di vaporizzazione	296,8 kJ/mol
Calore di fusione	6,89 kJ/mol
Tensione di vapore	1,33×10−6 Pa a 1 070 K
Velocità del suono	2280 m/s a 293,15 K
Altre proprietà
Numero CAS	7440-10-0
Elettronegatività	1,13 (scala di Pauling)
Calore specifico	193 J/(kg·K)
Conducibilità elettrica	1,48×106/m·Ω
Conducibilità termica	12,5 W/(m·K)
Energia di prima ionizzazione	527 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione	1 020 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione	2 086 kJ/mol
Energia di quarta ionizzazione	3 761 kJ/mol
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP 141Pr 100% Pr è stabile con 82 neutroni 142Pr sintetico 19,12 ore β− 2,162 142Nd 142Pr sintetico 19,12 ore ε 0,745 142Ce 143Pr sintetico 13,57 giorni β− 0,934 143Nd
iso: isotopo NA: abbondanza in natura TD: tempo di dimezzamento DM: modalità di decadimento DE: energia di decadimento in MeV DP: prodotto del decadimento

Caratteristiche

Il praseodimio è un metallo tenero di colore argenteo appartenente al gruppo dei lantanidi.

Esposto all'aria subisce ossidazione e si copre di una patina di ossido verde che lo preserva dall'ulteriore corrosione. Questo processo, detto passivazione, proteggendo lo strato interno dall'ossidazione, lo rende più resistente alla corrosione degli analoghi europio, lantanio, cerio e neodimio.

È generalmente conservato in recipienti ermetici o immerso in olio minerale.

Applicazioni

Usi del praseodimio:

• Come componente nelle leghe terre rare/cobalto per i magneti permanenti nei motori elettrici brushless, in particolar modo per i magneti delle turbine eoliche, oggi il settore che ne fa maggior uso.^[1]

• Come agente legante del magnesio per creare leghe ad alta resistenza usate nei motori d'aereo.
• Per formare il nucleo delle luci ad arco usate nell'industria cinematografica per l'illuminazione dei teatri di posa e lampade per proiettori.
• Si usano i composti del praseodimio per conferire al vetro e agli smalti un colore verde chiaro.
• Come componente del vetro al didimio, che serve per alcuni tipi di occhiali per saldatori e soffiatori di vetro.

Storia

Il nome praseodimio viene dal greco prasios, verde e didymos, gemello.

Nel 1841 il chimico svedese Carl Gustav Mosander estrasse la terra rara didimio da un minerale di lantanio. Nel 1874 Per Theodor Cleve concluse che il didimio era in realtà una miscela di due elementi e nel 1879, Paul Émile Lecoq de Boisbaudran isolò una nuova terra, il Samario, dal didimio ottenuto dal minerale samarskite. Nel 1885 il chimico austriaco barone Carl Auer Freiherr von Welsbach separò il didimio in due elementi, praseodimio e neodimio, che davano sali di colori diversi.

Disponibilità

Il praseodimio si trova nei minerali di terre rare monazite e bastnasite, e può essere recuperato da queste con un processo di scambio ionico. Il praseodimio costituisce inoltre il 5% circa del mischmetal.

Composti

I composti del praseodimio includono:

Fluoruri

• PrF₂; PrF₃; PrF₄

Cloruri

• PrCl₃

Bromuri

• PrBr₃; Pr₂Br₅

Ioduri

• PrI₂; PrI₃; Pr₂I₅

Ossidi

• PrO₂; Pr₂O₃; Pr₆O₁₁

Solfuri

• PrS; Pr₂S₃

Selenuri

• PrSe

Tellururi

• PrTe; Pr₂Te₃

Nitruri

• PrN

Isotopi

Il praseodimio in natura è composto di un solo isotopo stabile, il ¹⁴¹Pr. Sono stati trovati o sintetizzati 38 radioisotopi, di cui i più stabili sono il ¹⁴³Pr con emivita di 13,57 giorni e il ¹⁴²Pr con emivita di 19,12 ore. Tutti gli altri isotopi radioattivi hanno emivite di poche ore, e la maggior parte non arriva a un minuto. Questo elemento ha anche sei stati meta di cui i più stabili sono il ^138mPr (t_½ 2,12 ore), ^142mPr (t_½ 14,6 minuti) e ^134mPr (t_½ 11 minuti).

Gli isotopi di praseodimio hanno un peso atomico che va da 120,955 (¹²¹Pr) a 158,955 (¹⁵⁹Pr). Il modo di decadimento prevalente prima dell'isotopo stabile, ¹⁴¹Pr, è la cattura elettronica; quello prevalente dopo è il decadimento beta. Il principale prodotto di decadimento prima di ¹⁴¹Pr è l'elemento 58 (Cerio) e suoi isotopi, mentre dopo sono isotopi dell'elemento 60 (Neodimio).

Ruolo biologico e precauzioni

Come tutte le terre rare, il praseodimio è moderatamente tossico. Analogamente ad altri lantanoidi di inizio serie quali lantanio, cerio e neodimio, il praseodimio ha un ruolo biologico essenziale nell'ambito del metabolismo di alcuni batteri.^[2] Non ha alcun ruolo noto nella biochimica degli eucarioti e quindi anche dell'uomo.