Praseodym

Praseodym - chemisches Zeichen Pr, Ordnungszahl 59 - ist ein silberweißes, weiches, duktiles, korrosionsbeständiges, paramagnetisches, chemisches Element aus der Gruppe der Lanthanoide (Seltene Erden).

Übersicht: Allgemeine Daten zum Praseodym

Bezeichnung:Praseodym Andere Namen:Praseodymium Symbol:Pr Ordnungszahl:59 Atommasse:140,90766(1) u Periodensystem-Stellung:Lanthanoide, 6. Periode, f-Block. Gruppen-Zugehörigkeit:Seltene Erden. Entdeckung:1885 - Carl Auer von Welsbach. Bedeutung des Namens:Aus dem Griechischen: Etwa prásinos didymos = grüner Zwilling wegen der grünen Farbe der Pr-Verbindungen und der Erkenntnis, dass es sich beim Didym (Pr, Nd) um zwei Elemente handelt. Englischer Name:Praseodymium CAS-Nummer:7440-10-0 InChI-Key:PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N

Das Praseodym-Atom

Das Pr-Atom - und damit das chemische Element Praseodym - besitzt 59 positiv geladene Protonen im Atomkern und - im ungeladenen Pr-Atom - die gleiche Anzahl an Elektronen in der Atomhülle.

Für Unterschiede bei den Atomkernen sorgen die Kernbausteine der Neutronen. Diese Atomsorten werden unter dem Begriff Praseodym-Isotope zusammengefasst (Isotopen-Daten: siehe dort).

Die irdischen Praseodym-Vorkommen bestehen aus nur einem Pr-Nuklid, das damit zu den mononukliden Elementen zählt.. Die relative Atommasse des Elements wird mit 140,90766(1) u angegeben.

Elektronenkonfiguration

Symbol

Kurzform

[Xe] 4f³ 6s²

Ionisierungsenergien

Die folgende Tabelle listet die Bindungsenergien bzw. die Ionisierungsenergien IE des Praseodyms auf, also die erforderliche Energie in Elektronenvolt (eV), um ein bestimmtes Elektron von einem Pr-Atom zu trennen.

1. IE:

5,473 eV

2. IE:

10,55 eV

3. IE:

21,624 eV

4. IE:

38,98 eV

5. IE:

57,53 eV

6. IE:

Elektronenbindungsenergie

Die nachfolgende Tabelle listet die Elektronenbindungsenergien der einzelnen Praseodym-Elektronen in den jeweiligen Orbitalen auf. Die Werte sind in Elektronenvolt (eV) angegeben.

K	LI	LII	LIII
1s	2s	2p_1/2	2p_3/2
41991	6835	6440	5964

MI	MII	MIII	MIV	MV
3s	3p_1/2	3p_3/2	3d_3/2	3d_5/2
1511	1337	1242	948,3	928,8

NI	NII	NIII	NIV	NV	NVI	NVII
4s	4p_1/2	4p_3/2	4d_3/2	4d_5/2	4f_5/2	4f_7/2
304,5	236,3	217,6	115,1	115,1	2	2

OI	OII	OIII	OIV	OV
5s	5p_1/2	5p_3/2	5d_3/2	5d_5/2
37,4	22,3	22,3

Weitere Daten

Atomradius:247 pm (berechnet)
185 pm (empirisch, nach Slater) Kovalente Radien:203(7) pm (nach Cordero et al.)
176 pm (in Einfach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
138 pm (in Zweifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
128 pm (in Dreifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.) Van-der-Waals-Radius:200 pm Molvolumen:20,80 cm³ mol^-1 Fluoreszenz-Ausbeute:ω_K: 0,914; ω_L1: 0,061; ω_L2: 0,117; ω_L3: 0,118 Coster-Kronig-Übergänge:F₁₂: 0,19; F₁₃: 0,25; F₂₃: 0,158

Spektrallinien des Praseodyms

Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Emissionsspektrum des Praseodyms mit den charakteristischen Spektrallinien im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 nm:

Chemie des Praseodyms

Das Element liegt in seinen Verbindungen bevorzugt im Oxidationszustand +III vor; bekannt sind jedoch 1- bis 5-wertige Praseodym-Verbindungen.

Das reine Metall trübt sich langsam an der Luft unter Bildung einer Oxidschicht, die - ähnlich wie der Rost beim Eisen Eisen - abplatzt. Ein zentimetergroßes Stück Praseodym-Metall korrodiert in etwa einem Jahr vollständig.

Praseodym verbrennt oberhalb von 150 ° C leicht unter Bildung von Praseodym(III, IV)-oxid, einer nichtstöchiometrischen Verbindung der ungefähren Zusammensetzung Pr₆O₁₁, die mit Wasserstoff wiederum zum Pr(III)-oxid reduziert werden kann.

Als elektropositives Element reagiert es langsam mit kaltem Wasser und wesentlich schneller mit heißem Wasser unter Bildung von Praseodym(III)-hydroxid, Pr(OH)₃.

Chemische Daten

Elektronegativität:1,13 nach PaulingElektronaffinität:0,962(24) eV bzw. 93(3) kJ mol^-1

Standardpotentiale

Normalpotential des Praseodyms:

E⁰ (V)	N_ox	Name Ox.	Ox.	e^-	⇔	Red.	Name Red.	N_ox
-3,1	+ III	Praseodym(III)-Kation	Pr³⁺	+ e^-	⇔	Pr²⁺	Praseodym(II)-Kation	+ II
-2,353	+ III	Praseodym(III)-Kation	Pr³⁺	+ 3 e^-	⇔	Pr (s)	Praseodym	0
-2,0	+ II	Praseodym(II)-Kation	Pr²⁺	+ 2 e^-	⇔	Pr (s)	Praseodym	0
3,2	+ IV	Praseodym(IV)-Kation	Pr⁴⁺	+ e^-	⇔	Pr³⁺	Praseodym(III)-Kation	+ III

Material- und physikalische Eigenschaften des Praseodyms

Die nachfolgende Übersicht führt einige physikalische Daten sowie Materialeigenschaften des reinen, metallischen Praseodyms auf.

Schmelzpunkt:931 °C Schmelzenthalpie (molar):6,89 kJ mol^-1 Siedepunkt:3520 °C Verdampfungsenthalpie:332,6 kJ mol^-1 Wärmekapazität:27,20 J mol^-1 K^-1 (molar)
0,193 J g^-1 K^-1 (spezifisch) Debye-Temperatur:152 K Thermische Leitfähigkeit:12,5 W m^-1 K^-1 Wärmeausdehnung:6,7 μm m^-1 K^-1 bei 25 °C Elektrische Leitfähigkeit:1,43 × 10⁶ A V^-1 m^-1 Elektrischer Widerstand:0,700 μΩ m bei 20 °C Dichte:6,77 g cm^-3
6,50 g cm^-3 (flüssig, am Schmelzpunkt) Elastizitätsmodul:37,3 GPa, α-Pr (Young Modulus) Kompressionsmodul (isotherm):30,6 GPa 300 K Kompressibilität (isotherm):0,0327 GPa^-1 300 K Poisson-Zahl:0,281 (Querdehnzahl, dimensionslos) Kristallstruktur:doppelt hexagonal dichteste Kugelpackung - dhcp Härte:nach Vickers: 0,4 GPa
nach Brinell: 0,481 GPa Magnetismus:paramagnetisch Magnetische Suszeptibilität:5010,0 × 10^-6 cm³ mol^-1 Schallgeschwindigkeit:2280 m s^-1 bei 20 °C Standard-Bildungsenthalpie:0,0 kJ mol^-1 (Feststoff, Kristall)
355,6 kJ mol^-1 (gasförmig) Gibbs Freie Enthalpie:320,9 kJ mol^-1 (gasförmig) Molare Standard-Entropie:73,2 J mol^-1 K^-1 (Feststoff, Kristall)
189,8 J mol^-1 K^-1 (gasförmig)

Die Daten beziehen sich - soweit gegeben - auf die α-Modifikation; oberhalb von 798 °C liegt das kubisch-raumzentrierte Allotrop vor (β-Praseodym).

Geochemie, Vorkommen, Verteilung

Praseodym ist mit durchschnittlich 9,5 mg/kg in der Erdkruste nicht besonders selten vertreten. Dieser Wert liegt zwischen dem von Blei und Bor und macht das Praseodym zum vierthäufigsten der Lanthanoide, nach Cer, Neodym und Lanthan.

Erdkruste:9,5 mg kg^-1 (ppmw, bezogen auf die Masse) Erdmantel:270 ppb Meerwasser:0,00000064 mg L^-1 (ppmw, bezogen auf die Masse) Sonnensystem:0,00000017 (bezogen auf Silicium, Si=1)

Externe Informationsangebote

Gruppenelemente - Informationen

Lanthanoid Trennung
Gewinnung und Trennung von Lanthanoiden. FH Münster - Format: PDF

Lanthanoide
Allgemeines, Trennung, Gewinnung, Eigenschaften, 4f-Orbitale etc.. Universität Bielefeld

Lanthanoide
Vorlesungsmaterialien: Chemie der Metalle. Universität Freiburg

Seltenerdmetalle
Vergleichende Übersicht der Seltenerdelemente mit tabellarisch aufgeführten physikalischen und chemischen Eigenschaften des Praseodyms

Einzelne Verbindungen

Praseodym und Praseodymiumverbindungen
Chemikalien-Datenbank: physikalische und chemische Eigenschaften, Sicherheitsdatenblätter, kommerziell verfügbaren Stoffen und Verbindungen; verschiedene Suchkriterien einschließlich Struktursuche

Geochemie und Biogeochemie

Geochemie der Seltenen Erden
Umfassendes Vorlesungsskript - Format: PDF

Praseodymhaltige Minerale
Informationen zum Praseodymium und den Praseodymmineralien. Mineralien Atlas

Seltenerdmineralien
Auflistung und prozentuale Zusammensetzung der einzelnen in der Natur auftretenden, Seltene Erden enthaltenen Mineralien

Kategorie: Chemische Elemente

Aktualisiert am 05.04.2020.

Permalink: https://www.internetchemie.info/chemische-elemente/praseodym.php