Praseodym

Eigenschaften
[Xe]4f36s2 59 Pr Periodensystem
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl	Praseodym, Pr, 59
Serie	Lanthanoide
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
Van-der-Waals-Radius	pm
Elektronenkonfiguration	[Xe]4f36s2
Elektronen pro Energieniveau	2, 8, 18, 21, 8, 2
1. Ionisierungsenergie	527 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie	1020 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie	2086 kJ/mol
4. Ionisierungsenergie	3761 kJ/mol
Physikalisch
Aggregatzustand	fest
Modifikationen
Kristallstruktur	hexagonal
Dichte	6,64 g/cm3
Magnetismus
Schmelzpunkt	1204 K (931 °C)
Siedepunkt	3793 K (3520 °C)
Molares Volumen	20,8 · 10-6 m3/mol
Verdampfungswärme	296,8 kJ/mol
Schmelzwärme	6,89 kJ/mol
Dampfdruck	1,33 · 10-6 Pa bei 1070 K
Schallgeschwindigkeit	2280 m/s bei 293,15 K
Spezifische Wärmekapazität	193 J/(kg · K)
Elektrische Leitfähigkeit	1,486 · 106 S/m
Wärmeleitfähigkeit	12,5 W/(m · K)
Chemisch
Oxidationszustände	3, 4
Oxide (Basizität)	(leicht basisch)
Normalpotential	-2,35 V (Pr3+ + 3e- %rarr; Pr)
Elektronegativität	1,13 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZM ZE MeV ZP 137Pr {syn.} 1,28 h ε 2,702 137Ce 138Pr {syn.} 1,45 min ε 4,437 138Ce 139Pr {syn.} 4,41 h ε 2,129 139Ce 140Pr {syn.} 3,39 min ε 3,388 140Ce 141Pr 100 % Stabil 142Pr {syn.} 19,12 h β− 2,162 142Nd ε 0,745 142Ce 143Pr {syn.} 13,57 d β− 0,934 143Nd 144Pr {syn.} 17,28 min β− 2,997 144Nd 145Pr {syn.} 5,984 h β− 1,805 145Nd
NMR-Eigenschaften
Spin γ in rad·T−1·s−1 E fL bei B = 4,7 T in MHz 141Pr 5/2 7,8366 · 107 0,293 58,6
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung
F Leichtent- zündlich
R- und S-Sätze	R: 17
	S: 17
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. 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.

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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 (t_½ 2,12 Stunden), Pr-142m (t_½ 14,6 Minuten) und Pr-134m (t_½ 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.