镨
原子序数为59的化学元素
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性质
物理性质
镨是第三种镧系元素。在元素周期表里，它位于铈的右边、钕的左边、锕系元素镤的上面。它是一种延展性高的金属，硬度可和银比较。[5] 它的 59 个电子的电子排布为 [Xe]4f36s2。理论上，外面五个电子都可以作为价电子，但是只有在极端情况下镨才会使用这五个价电子。正常情况下，镨化合物中镨只会使用三个（有时是四个）价电子。[6]
化学性质
金属镨在空气中慢慢失去光泽，形成像铁锈一样散裂的氧化层。一个厘米大小的金属镨样品在大约一年内完全腐蚀。[9] 镨在 150 °C 时准备燃烧，形成十一氧化六镨，一种非整比化合物，比例近似 Pr6O11：[10]
这种化合物可以被氢气还原成三氧化二镨 (Pr2O3) 。[11] 二氧化镨，化学式 PrO2，是镨的最高价氧化物，由镨在 400 °C 和 282 bar 的纯氧燃烧[11] 或 Pr6O11 在沸腾的醋酸下歧化而成。[12][13]
镨的电正性很大，和冷水反应较慢，但和热水反应迅速，形成氢氧化镨：[10]
金属镨和所有卤素反应，形成三卤化物：[10]
四氟化镨 PrF4是已知的，可以由氟化钠和三氟化镨和氟气反应，形成 Na2PrF6。之后，再用液体氟化氢去除氟化钠，形成四氟化镨。[14] 镨也会形成青铜色的二碘化物。类似镧、铈和钆的二碘化物，它是一种含有镨(III) 的电子盐。[14]
含镨(IV) 的化合物溶于水不会形成黄色的 Pr4+离子，[16] 因为 Pr4+/Pr3+ 的标准电极电势是 +3.2 V，在水中不稳定，会氧化水并产生 Pr3+。 Pr3+/Pr 的标准电极电势是 −2.35 V。[6] 不过，在高度碱性环境下， Pr4+ 离子可以由臭氧的氧化而成。[17]
同位素
应用
由于镧系元素非常相似，镨可以替代大多数其他镧系元素而不会显着丧失功能，而且实际上许多应用（例如混合稀土金属和铁铈合金）涉及多种镧系元素的可变混合物，其中包括少量的镨。以下的应用是镨的主要用处：[20]
- 镨可以和另一种稀土元素——钕混合，制造以强度和耐用性着称的高功率磁铁。 [21]一般来说，大多数的铈族稀土合金（镧到钐）与第一过渡系的过渡金属的合金可提供极其稳定的磁体，通常用于小型设备，如电机、 打印机、手表、耳机、扬声器和磁储存。[20]
- 镨和镍的合金 (PrNi5)有很强的磁冷却性，可以让科学家们达到 0.001 K的极低温。[22]
- 和镁一起用于制造飞机引擎的合金中；[23][24]
- 用于碳弧光照明的碳芯中，用于电影行业工作室和图像投影仪的照明；[22]
- 镨的氧化物用于为玻璃或珐琅添加黄色；[5][20]
- 镨的化合物也用作催化剂；.[25]
- 镨钕混合物可以用于制造电焊和玻璃制造使用的护目镜。[5]
历史
卡尔·奥尔·冯·威尔斯巴赫 (1858–1929) 在1885年发现了镨
1751年，瑞典矿物学家阿克塞尔·弗雷德里克·克龙斯泰特在巴斯特纳斯的矿山中发现了一种重矿物，后来命名为铈硅石。三十年后，15岁的威廉·希辛格来自拥有这种矿石的家族，将它的样本发送给卡尔·威廉·舍勒，但舍勒没有在其中发现任何新元素。1803年，在希辛格成为一名铁匠后，他与永斯·贝采利乌斯一起回到矿物中并分离出一种新的氧化物（两年前发现的二氧化铈），他们将其命名为ceria，以矮行星谷神星命名。[26] 马丁·克拉普罗特在德国同时独立地分离了二氧化铈。[27]1839年至1843年间，瑞典外科医生兼化学家卡尔·古斯塔夫·莫桑德与贝采利乌斯证明ceria是多种氧化物的混合物。他分离出另外两种氧化物，将其命名为lanthana和didymia。[28][29][30]他通过在空气中焙烧来部分分解硝酸铈样品，然后用稀硝酸处理生成的氧化物。形成这些氧化物的金属因此被命名为lanthanum（镧）和didymium。[31]虽然镧被证明是一种纯元素，但didymium不是，而是所有稳定的早期镧系元素（从镨到铕）的混合物。这正如马克·德拉方丹在光谱分析后所怀疑的那样，尽管他没有时间将其分离为组成元素。钐和铕仅在1879年被保罗·埃米尔·勒科克·德布瓦博德兰移除，直到1885年卡尔·奥尔·冯·威尔斯巴赫才将didymium分离成镨和钕。[32]由于钕在didymium中的比例比镨更大，因此它保留了旧名称并消除了歧义，而镨以其盐的韭葱绿色来区分（希腊语 πρασιος，意为韭菜绿）。[33]早在1882年，博胡斯拉夫·布劳纳就已经提出了didymium的复合性质，但没有通过实验进行分离。[34]
自然界存在状态
镨在自然界中存在于独居石和氟碳铈矿中，可以用离子交换法提取，在混合稀土金属中，大约有5%的镨。
生物用途和注意事项
参考资料
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- ^ 引用错误：没有为名为
Greenwood1229的参考文献提供内容 - ^ Fontani, Marco; Costa, Mariagrazia; Orna, Virginia. The Lost Elements: The Periodic Table's Shadow Side. Oxford University Press. 2014: 40. ISBN 978-0-19-938334-4.
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外部链接
- 元素镨在洛斯阿拉莫斯国家实验室的介绍（英文）
- EnvironmentalChemistry.com —— 镨（英文）
- 元素镨在The Periodic Table of Videos（诺丁汉大学）的介绍（英文）
- 元素镨在Peter van der Krogt elements site的介绍（英文）
- WebElements.com – 镨（英文）
- 关于镨金属的图像和更多详细信息（德文）