ప్రాసియోడిమియం

ప్రాసియోడిమియం, ₀₀Pr

ప్రాసియోడిమియం
Pronunciation	/ˌpreɪziːəˈdɪmiəm/ ​(PRAY-zee-ə-DIM-ee)
Appearance	grayish white
Standard atomic weight Ar°(Pr)
	140.90766±0.00001 140.91±0.01 (abridged)
ప్రాసియోడిమియం in the periodic table
Hydrogen Helium Lithium Beryllium Boron Carbon Nitrogen Oxygen Fluorine Neon Sodium Magnesium Aluminium Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Argon Potassium Calcium Scandium Titanium Vanadium Chromium Manganese Iron Cobalt Nickel Copper Zinc Gallium Germanium Arsenic Selenium Bromine Krypton Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Ununtrium Flerovium Ununpentium Livermorium Ununseptium Ununoctium - ↑ Pr ↓ Pa సీరియం ← ప్రాసియోడిమియం → నియోడిమియం
Group	మూస:Infobox element/symbol-to-group/format
Period	period 6
Block	f-block
Electron configuration	[Xe] 4f3 6s2
Electrons per shell	2, 8, 18, 21, 8, 2
Physical properties
Phase at STP	solid
Melting point	1208 K ​(935 °C, ​1715 °F)
Boiling point	3793 K ​(3520 °C, ​6368 °F)
Density (near r.t.)	6.77 g/cm3
when liquid (at m.p.)	6.50 g/cm3
Heat of fusion	6.89 kJ/mol
Heat of vaporization	331 kJ/mol
Molar heat capacity	27.20 J/(mol·K)
Vapor pressure P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K) 1771 1973 (2227) (2571) (3054) (3779)
Atomic properties
Oxidation states	0, +1, +2, +3, +4, +5 (a mildly basic oxide)
Electronegativity	Pauling scale: 1.13
Atomic radius	empirical: 182 pm
Covalent radius	203±7 pm
Spectral lines of ప్రాసియోడిమియం
Other properties
Natural occurrence	primordial
Crystal structure	​hexagonal
Speed of sound thin rod	2280 m/s (at 20 °C)
Thermal expansion	(r.t.) (α, poly) 6.7 µm/(m⋅K)
Thermal conductivity	12.5 W/(m⋅K)
Electrical resistivity	(r.t.) (α, poly) 0.700 µ Ω⋅m
Magnetic ordering	paramagnetic
Young's modulus	(α form) 37.3 GPa
Shear modulus	(α form) 14.8 GPa
Bulk modulus	(α form) 28.8 GPa
Poisson ratio	(α form) 0.281
Vickers hardness	400 MPa
Brinell hardness	481 MPa
CAS Number	7440-10-0
History
Discovery	Carl Auer von Welsbach (1885)
Isotopes of ప్రాసియోడిమియం

ప్రాసియోడిమియం (Pr) పరమాణు సంఖ్య 59 కలిగిన రసాయన మూలకం. ఇది లాంతనైడ్ సిరీస్‌లో మూడవది. అరుదైన-భూ లోహాలలో ఒకటి. ఇది మెత్తటి, వెండి రంగులో ఉండే, సున్నితమైన, సాగే లోహం. దాని అయస్కాంత, విద్యుత్, రసాయన, ఆప్టికల్ లక్షణాలకు గాను ఇది విలువైనది. ఇది చాలా రియాక్టివ్‌గా ఉండడం వలన స్వస్వరూపంలో లభించదు. స్వచ్ఛమైన ప్రాసోడైమియం లోహం గాలికి గురైనప్పుడు నెమ్మదిగా ఆకుపచ్చ ఆక్సైడ్ పూత ఏర్పడుతుంది.

ప్రాసియోడిమియం ఎల్లప్పుడూ ఇతర అరుదైన-భూ లోహాలతో కలిసి సహజంగా సంభవిస్తుంది. ఇది ఆరవ-అత్యంత సమృద్ధిగా ఉన్న అరుదైన-భూమూలకం, నాల్గవ-అత్యంత సమృద్ధిగా ఉన్న లాంతనైడ్. ఇది భూమి పెంకులో మిలియన్‌కు 9.1 భాగాలు ఉంటుంది. ఇది బోరాన్‌తో సమానమైన సమృద్ధి. 1841లో, స్వీడిష్ రసాయన శాస్త్రవేత్త కార్ల్ గుస్తావ్ మొసాండర్ అరుదైన-భూ ఆక్సైడ్ అవశేషాన్ని వెలికితీసాడు. అతను దాన్ని డిడిమియం అన్నాడు. ఆ అవశేషాన్ని సిరియం లవణాల నుండి వేరు చేశాడు. 1885లో, ఆస్ట్రియన్ రసాయన శాస్త్రవేత్త బారన్ కార్ల్ ఔర్ వాన్ వెల్స్‌బాచ్ డిడిమియమ్‌ను రెండు మూలకాలుగా విభజించి, వాటికి ప్రసియోడిమియం, నియోడిమియం అని పేర్లు పెట్టాడు. ప్రసియోడిమియం అనే పేరు ప్రాచీన గ్రీకు నుండి వచ్చింది.

చాలా అరుదైన-భూ మూలకాల వలె, ప్రాసియోడిమియం చాలా సులభంగా +3 ఆక్సీకరణ స్థితిని ఏర్పరుస్తుంది, ఇది సజల ద్రావణంలో మాత్రమే స్థిరమైన స్థితిలో ఉంటుంది. అయితే కొన్ని ఘన సమ్మేళనాలలో +4 ఆక్సీకరణ స్థితి, ప్రత్యేకంగా లాంతనైడ్‌లలో, మాతృక-ఐసోలేషన్ పరిస్థితులలో +5 ఆక్సీకరణ స్థితిని సాధించవచ్చు. 0, +1, +2 ఆక్సీకరణ స్థితులు చాలా అరుదుగా కనిపిస్తాయి. సజల ప్రాసియోడిమియం అయాన్లు పసుపు-ఆకుపచ్చ రంగులో ఉంటాయి. అదే విధంగా, ప్రాసియోడిమియంను గ్రాస్‌లలో చేర్చినప్పుడు పసుపు-ఆకుపచ్చ రంగు యొక్క వివిధ షేడ్స్‌లో ఉంటుంది. ప్రాసియోడిమియం యొక్క అనేక పారిశ్రామిక ఉపయోగాల్లో కాంతి వనరుల నుండి పసుపు కాంతిని ఫిల్టర్ చేయగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి.

లక్షణాలు

భౌతిక లక్షణాలు

ప్రాసియోడిమియం లాంతనైడ్ సిరీస్‌లో మూడవది. అరుదైన-భూ లోహం.ఆవర్తన పట్టికలో, సెరియం కు కుడివైపున, నియోడైమియం కు ఎడమవైపున, ఆక్టినైడ్ ప్రొటాక్టినియంకు పైన కనిపిస్తుంది. ఇది వెండితో పోల్చదగిన కాఠిన్యంతో సాగే గుణం గల లోహం. దీని 59 ఎలక్ట్రాన్లు ఆకృతీకరణ [Xe]4f³6s² లో అమర్చబడి ఉంటాయి; సిద్ధాంతపరంగా, మొత్తం ఐదు బయటి ఎలక్ట్రాన్‌లు వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్‌లుగా పనిచేస్తాయి, అయితే మొత్తం ఐదింటినీ వాడాలంటే తీవ్రమైన పరిస్థితులు అవసరం. సాధారణంగా, ప్రాసియోడిమియం దాని సమ్మేళనాలలో మూడు లేదా కొన్నిసార్లు నాలుగు ఎలక్ట్రాన్‌లను మాత్రమే ఇస్తుంది.

లాంతనైడ్ శ్రేణిలోని చాలా ఇతర లోహాల మాదిరిగానే, ప్రాసియోడిమియం సాధారణంగా మూడు ఎలక్ట్రాన్‌లను వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్‌లుగా ఉపయోగిస్తుంది. తర్వాత మిగిలిన 4f ఎలక్ట్రాన్‌లు చాలా బలంగా కట్టుబడి ఉంటాయి: ఎందుకంటే 4f కక్ష్యలు ఎలక్ట్రాన్‌ల జడ జినాన్ కోర్ ద్వారా కేంద్రకంలోకి చొచ్చుకుపోతాయి. అయితే, ప్రాసియోడిమియం నాల్గవ అప్పుడప్పుడు ఐదవ వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్‌ను కోల్పోవడం కూడా జరుగుతుంది. లాంతనైడ్ సిరీస్‌లో చాలా ముందుగానే ఉండే ఈ మూలకానికి అణు ఛార్జ్ ఇంకా 4f సబ్‌షెల్ శక్తి మరింత వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్‌లను తొలగించడానికి వీలైనంత తక్కువగా ఉంటుంది అందువలన, ఇతర ప్రారంభ ట్రివాలెంట్ లాంతనైడ్‌ల మాదిరిగానే, ప్రాసియోడిమియం గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద డబుల్ షట్కోణ క్లోజ్-ప్యాక్డ్ క్రిస్టల్ నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది. సుమారు 560 °C వద్ద ఇది ఫేస్ సెంటర్‌డ్ క్యూబిక్ నిర్మాణానికి పరివర్తన చెందుతుంది. ద్రవీభవన స్థానం 935 °C కంటే కొంచెం ముందు బాడీ సెంటర్‌డ్ క్యూబిక్ నిర్మాణం కనిపిస్తుంది.

ప్రాసియోడిమియం, అన్ని లాంతనైడ్‌ల వలె ( లాంథనమ్, యెటర్‌బియం, లుటెటియం మినహా), గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద అర్ధ అయస్కాంతం. తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద యాంటీఫెరోమాగ్నెటిక్ లేదా ఫెర్రో అయస్కాంత లక్షణాలను చూపే కొన్ని ఇతర అరుదైన-భూ లోహాల మాదిరిగా కాకుండా ప్రాసోడైమియం, 1 కెల్విన్‌ కంటే పైన అన్ని ఉష్ణోగ్రతల వద్దా అర్ధ అయస్కాంతంగానే ఉంటుంది.

ఐసోటోపులు

ప్రాసియోడిమియంకు ఒకే ఒక స్థిరమైన, సహజంగా సంభవించే ఐసోటోప్‌ ¹⁴¹Pr ఉంది. ఇది ఒక మోనోన్యూక్లిడిక్, మోనోఐసోటోపిక్ మూలకం. దాని ప్రామాణిక పరమాణు బరువును అధిక ఖచ్చితత్వంతో నిర్ణయించవచ్చు -ఇది ప్రకృతి స్థిరాంకం కాబట్టి. ఈ ఐసోటోప్‌లో 82 న్యూట్రాన్‌లు ఉన్నాయి, ఇది అదనపు స్థిరత్వాన్ని అందించే మేజిక్ సంఖ్య. ఈ ఐసోటోప్ s-, r- ప్రక్రియల ద్వారా నక్షత్రాలలో ఉత్పత్తి అవుతుంది.

38 ఇతర రేడియో ఐసోటోప్‌లు సంశ్లేషణ చేయబడ్డాయి. ఈ ఐసోటోపులన్నీ ఒక రోజులోపు (చాలా వరకు ఒక నిమిషంలోపు) అర్ధ జీవితాలను కలిగి ఉంటాయి, ¹⁴³Pr ఒక్కటే మినహాయింపు - 13.6 రోజుల అర్ధ జీవితం.చ్¹⁴³Pr, ¹⁴¹Pr రెండూ యురేనియం యొక్క విచ్ఛిత్తి ఉత్పత్తులుగా సంభవిస్తాయి. ¹⁴¹Pr కంటే తేలికైన ఐసోటోప్‌ల యొక్క ప్రాధమిక క్షయ విధానం పాజిట్రాన్ ఉద్గారాలు లేదా సిరియం యొక్క ఐసోటోప్‌లకు ఎలక్ట్రాన్ కాప్చర్. అయితే భారీ ఐసోటోప్‌లు, నియోడైమియం ఐసోటోప్‌లకు బీటా క్షయం చెందుతాయి.

రసాయన లక్షణాలు

ప్రాసియోడిమియం లోహం గాలిలో నెమ్మదిగా మసకబారుతుంది. ఇనుప తుప్పులాగా పచ్చి ఆక్సైడ్ పొరను ఏర్పరుస్తుంది; ప్రాసియోడిమియం లోహపు సెంటీమీటర్-పరిమాణ నమూనా దాదాపు ఒక సంవత్సరంలో పూర్తిగా క్షీణిస్తుంది. ఇది 150 °C వద్ద వెంటనే మండిపోయి, ప్రాసియోడిమియం(III,IV) ఆక్సైడ్ ఏర్పరుస్తుంది. ఇది Pr₆O₁₁ కి దాదాపుగా సరిపోయే నాన్‌స్టోయికియోమెట్రిక్ సమ్మేళనం :

12 Pr + 11 O ₂ → 2 Pr ₆ O ₁₁

ప్రాసియోడిమియం ఒక ఎలెక్ట్రోపోజిటివ్ మూలకం. చల్లటి నీటితో నెమ్మదిగాను, వేడి నీటితో చాలా వేగంగానూ చర్య జరిపి ప్రాసోడైమియం(III) హైడ్రాక్సైడ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది:

2 Pr (s) + 6 H ₂ O (l) → 2 Pr(OH) ₃ (aq) + 3 H ₂ (g)

ప్రాసియోడిమియం లోహం అన్ని స్థిరమైన హాలోజన్‌లతో చర్య జరిపి ట్రైహాలైడ్‌లను ఏర్పరుస్తుంది:

2 Pr (s) + 3 F ₂ (g) → 2 PrF ₃ (s) [ఆకుపచ్చ]

2 Pr (s) + 3 Cl ₂ (g) → 2 PrCl ₃ (s) [ఆకుపచ్చ]

2 Pr (లు) + 3 Br ₂ (g) → 2 PrBr ₃ (లు) [ఆకుపచ్చ]

2 Pr (లు) + 3 I ₂ (g) → 2 PrI ₃ (లు)

ప్రాసియోడిమియం పలుచన సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లంలో సులభంగా కరిగిపోయి, [Pr(H₂O)₉]³⁺ కాంప్లెక్స్‌లుగా ఉన్న చార్ట్‌రూస్ Pr³⁺ అయాన్‌లను కలిగి ఉండే ద్రావణాలను ఏర్పరుస్తుంది :

2 Pr (s) + 3 H ₂ SO ₄ (aq) → 2 Pr ³⁺ (aq) + 3 SO²⁻
₄</br> SO²⁻
₄ (aq) + 3 H ₂ (g)

లభ్యత, ఉత్పత్తి

ప్రాసియోడిమియం చాలా అరుదైనదేమీ కాదు. ఇది అరుదైన-భూ లోహాలలో ఉన్నప్పటికీ, భూమి పెంకులో 9.2 mg/kg ఉంటుంది. ఈ విలువ థోరియం విలువకు (9.6 mg/kg), సమారియం విలువకూ (7.05 mg/kg) మధ్య ఉంటుంది. ప్రాసియోడిమియం లాంతనైడ్‌లలో నాల్గవ అత్యంత సమృద్ధిగా, సిరియం (66.5) mg/kg), నియోడైమియం (41.5 mg/kg), లాంతనమ్ (39 mg/kg) ల తరువాత ఉంటుంది. ఇది అరుదైన-భూ మూలకాలైన యట్రియం (33 mg/kg), స్కాండియం (22 mg/kg) ల కంటే తక్కువ సమృద్ధిగా ఉంది. ప్రాసోడైమియం కలిగి ఉండే సున్నం, మెగ్నీషియా వంటి "సాధారణ భూ సమ్మేళనాల" కంటే అరుదైన కారణంగా ప్రాసోడైమియంకు అరుదైన-భూ లోహం అనే వర్గీకరణ వచ్చింది. ప్రత్యేకించి అరుదైనది కానప్పటికీ, ప్రాసోడైమియం-ఉండే ఖనిజాలలో ప్రాసియోడిమియం ఎప్పుడూ ఆధిపత్య స్థాయిలో ఉండదు. ఇది ఎల్లప్పుడూ సిరియం, లాంతనమ్‌ నియోడైమియమ్‌ లకు వెనక ఉంటుంది.

ఉపయోగాలు

లియో మోజర్ 1920ల చివరలో గాజు రంగులో ప్రాసోడైమియం వాడకాన్ని పరిశోధించాడు. పసుపు-ఆకుపచ్చ గాజుకు "ప్రాసెమిట్" అని పేరు పెట్టాడు. అయితే, ఆ సమయంలో ఆ రంగును ఇచ్చే చాలా చౌకైన పదార్థాలుండేవి కాబట్టి ప్రాసెమిట్ ప్రజాదరణ పొందలేదు. మోసెర్ "హెలియోలైట్" గ్లాసును ఉత్పత్తి చేయడానికి నియోడైమియంతో ప్రసోడైమియమ్‌ను మిళితం చేశాడు. ఇది మరింత విస్తృతంగా ఆమోదం పొందింది. శుద్ధి చేయబడిన ప్రాసియోడిమియం యొక్క మొట్టమొదటి శాశ్వత వాణిజ్య ఉపయోగం, సిరామిక్స్ కోసం పసుపు-నారింజ "ప్రాసియోడిమియం ఎల్లో" స్టెయిన్ రూపంలో ఉంది. ఇది ఈనాటికీ వాదుకలో ఉంది. ఈ స్టెయిన్‌లో ఆకుపచ్చ రంగు లేదు; దీనికి విరుద్ధంగా, తగినంత అధిక లోడింగ్‌ల వద్ద, ప్రాసియోడిమియం గాజు స్వచ్ఛమైన పసుపు రంగులో కాకుండా స్పష్టంగా ఆకుపచ్చగా ఉంటుంది.

లాంతనైడ్‌లు చాలా సారూప్యంగా ఉన్నందున, ప్రాసియోడిమియం చాలా ఇతర లాంతనైడ్‌లకు ప్రత్యామ్నాయంగా పనితీరును కోల్పోకుండా వాడవచ్చు. నిజానికి మిస్‌మెటల్, ఫెర్రోసెరియం మిశ్రమాలు వంటి అనేక అప్లికేషన్‌లలో అనేక లాంతనైడ్‌ల వేరియబుల్ మిక్స్‌లుంటాయి. వీటిలో చిన్న పరిమాణాల్లో ప్రాసోడైమియం కూడా ఉంటుంది. కింది ఆధునిక అనువర్తనాల్లో ప్రత్యేకంగా ప్రాసోడైమియం ఉంటుంది. లేదా లాంతనైడ్‌ల చిన్న ఉపసమితిలో కనీసస్థాయిలొ ఉంటుంది:

• నియోడైమియంతో కలిపి, ప్రాసియోడిమియం అధిక-శక్తి అయస్కాంతాలను రూపొందించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.
• ప్రాసియోడిమియం- నికెల్ ఇంటర్‌మెటాలిక్ (PrNi₅) బలమైన మాగ్నెటోకలోరిక్ ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఎంతంటే, సంపూర్ణ సున్నా డిగ్రీలో వెయ్యి వంతులోపు చేరుకోవడానికి వీలు కలిగింది.
• ఎయిర్‌క్రాఫ్ట్ ఇంజన్‌లలో ఉపయోగించే అధిక-బలం కలిగిన లోహాలను రూపొందించడానికి మెగ్నీషియంతో మిశ్రమ ఏజెంట్‌గా వాడతారు.
• ప్రాసియోడిమియం ఫ్లోరైడ్ కార్బన్ ఆర్క్ లైట్లలో ప్రధాన భాగం.
• ప్రాసియోడిమియం సమ్మేళనాలు అద్దాలు, ఎనామెల్స్, సిరామిక్స్ లకు పసుపు రంగును అందిస్తాయి.
• ప్రాసియోడిమియం అనేది డిడిమియం గ్లాస్‌లోని ఒక భాగం. కొన్ని రకాల వెల్డర్లు, గ్లాస్ బ్లోవర్స్ గాగుల్స్‌ను తయారు చేయడానికి దీన్ని వాడతారు.
• సెరియా లేదా సెరియా-జిర్కోనియాతో కూడిన ఘన ద్రావణంలో ప్రాసెయోడైమియం ఆక్సైడ్ ఆక్సీకరణ ఉత్ప్రేరకం వలె ఉపయోగపడుతుంది.

జీవ పాత్ర, జాగ్రత్తలు

 

మెథైలాసిడిఫిలమ్ ఫ్యూమరియోలికం వంటి అగ్నిపర్వత బురదలో నివసించే కొన్ని మెథనోట్రోఫిక్ బాక్టీరియాకు ప్రారంభ లాంతనైడ్‌లు అవసరం అని కనుగొనబడింది: లాంతనమ్, సిరియం, ప్రాసియోడిమియం, నియోడైమియం దాదాపు సమానంగా ప్రభావవంతంగా ఉంటాయి. ప్రాసియోడిమియం ఇతర జీవులలో జీవసంబంధమైన పాత్ర లేదు. కానీ ఇది చాలా విషపూరితమైనది కాదు. జంతువులలోకి ఇంట్రావీనస్ ఇంజెక్షన్ చేస్తే కాలేయ పనితీరును దెబ్బతీస్తుంది, అయితే మానవులలో అరుదైన-భూ ఆక్సైడ్‌లను పీల్చడం వల్ల వచ్చే ప్రధాన దుష్ప్రభావాలు రేడియోధార్మిక థోరియం, యురేనియం మలినాల నుండి వస్తాయి.