稀土——镨

镨，原子序数 59，原子量140.90765，元素名来源于希腊文，原意是“绿色”。1841年瑞典化学家莫桑德尔从铈土中得到镨、钕的混合物；1885年奥地利的韦耳斯拔从中分离出绿色的镨盐和玫瑰色的钕盐，确定它们是两种新元素。镨在地壳中的含量约0.000553%，常于其它稀土元素共生于许多矿物中。天然稳定同位素只有镨141。

　　镨是一种银白色的，中等柔软的金属元素，是镧系元素，在空气中抗腐蚀能力比镧、铈、钕和铕都要强，但暴露在空气中会产生一层易碎的绿色氧化物，所以纯镨必须在矿物油或密封塑料中保存。镨的熔点931°C，沸点3512°C，密度6.773克/厘米³。镨在

  

镨

空气中缓慢形成绿色易碎氧化物层；镨通常以三价氧化态存在。三氧化二镨可用于制造优良的高温陶瓷材料，也用于制造绿色的镨玻璃；镨在石油化工方面可用作催化剂。

基本性质

基本信息

　　元素名称：镨

　　CAS号：7440-10-0^[1]

　　元素原子量：140.9

　　氧化态：

　　Main Pr+3

　　Other Pr+4

　　原子体积:(立方厘米/摩尔)：20.8

晶胞参数

　　晶体结构：晶胞为六方晶胞。

　　a = 367.25 pm

　　b = 367.25 pm

　　c = 1183.54 pm

  

镨

α = 90°

　　β = 90°

　　γ = 120° 维氏硬度：400 MPa

　　声音在其中的传播速率：（m/S） 2280

　　电离能 (kJ /mol)

　　M - M+ 523.1

　　M+ - M2+ 1018

　　M2+ - M3+ 2086

　　M3+ - M4+ 3761

　　M4+ - M5+ 5543

自然含量

　　元素在太阳中的含量:(ppm)：0.001

　　元素在海水中的含量:(ppm)：太平洋表面 0.00000044

　　地壳中含量：（ppm）：9.5

  

镨

化合物

　　镨的化合物包括：氟化物，PrF2，PrF3，PrF4

　　氯化物：PrCl3

　　溴化物：PrBr3、Pr2Br5

　　碘化物：PrI2、PrI3、Pr2I5

　　氧化物：PrO2、Pr2O3

　　硫化物：PrS、Pr2S3

　　硒化物：PrSe

　　碲化物：PrTe、Pr2Te3

　　氮化物：PrN

名称由来

　　镨的名称 Praseodymium 来源于希腊语词prasios(绿色)和didymos(成对的)。1841年发现镧的瑞典化学家卡尔·古斯塔夫·莫散德从含镧的矿物中分离出一种稀有的didymium土，1874年瑞典地质学家波·提奥多·克莱夫证实了didymium土实际是两种元素的混合物。1879年, 勒考·德·布瓦包得兰从铌钇矿(samarskite) 中取

  

耐温优质镨黄

得的didymium 土中分离出一种新元素钐，因此取名(praseodymium)。 直到1885年奥地利化学家 C·F·奥尔·冯·韦耳斯拔男爵才成功地将didymium土分离为镨和钕。两种元素的金属盐的颜色不同。

　　自莫桑德尔先后发现镧、铒和铽以后，各国化学家特别注意从已发现的稀土元素去分离新的元素。在发现钐和钆的同一时期里，1885年奥地利化学家韦尔塞巴赫从didymium（当时被认为是一种稀土元素）的氧化物中分离出两种新元素的氧化物，其中一种被命名为preseodidymium，后来被简化为praseodymium，元素符号Pr。

发现历史

　　镨、钆、钐、钕都是从当时被认为是一种稀土元素的didymium中分离出来的。由于它们的发现，didymium不再被保留。而正是它们的发现打开了发现稀土元素的第三道大门，是发现稀土元素的第三阶段。但这仅是完成了第三阶段的一半工作。确切的将应该是打开了铈的大门或完成了铈的分离，另一半就将是打开钇的大门或是完成钇的分离。

　　镨是稀土金属中的一种。稀土是历史遗留的名称，从18世纪末叶开始被陆续发现。当时人们惯于把不溶于水的固体氧化物称作土，例如把氧化铝叫做陶土，氧化镁叫苦土。稀土是以氧化物状态分离出来，很稀少，因而得名稀土，稀土元素的原子序数是21（Sc）、39（Y）、57（La）至71（Lu）。它们的化学性质很相似，这是由于核外电子结构特点所决定的。它们一般均生成三价化合物。钪的化学性质与其它稀

  

镨玛科技

土差别明显，一般稀土矿物中不含钪。钷是从铀反应堆裂变产物中获得，放射性元素147Pm半衰期2.7年。过去认为钷在自然界中不存在，直到1965年，荷兰的一个磷酸盐工厂在处理磷灰石中，才发现了钷的痕量成分。

　　因此，中国1968年将钷划入64种有色金属之外。 1787年瑞典人阿累尼斯（C.A.Arrhenius）在斯德哥尔摩（Stockholm）附近的伊特比（Ytterby）小镇上寻得了一块不寻常的黑色矿石，1794年芬兰化学家加多林（J.Gadolin）研究了这种矿石，从其中分离出一种新物质，三年后（1797年），瑞典人爱克伯格（A.G.Ekeberg）证实了这一发现，并以发现地名给新的物质命名为Ytteia(钇土)。后来为了纪念加多林，称这种矿石为Gadolinite(加多林矿，即硅铍钇矿)。 1803年德国化学家克拉普罗兹（M.H.Klaproth）和瑞典化学家柏齐力阿斯（J.J.Berzelius）及希生格尔（W.Hisinger）同时分别从另一矿石（铈硅矿）中发现了另一种新的物质---铈土（Ceria）。1839年瑞典人莫桑得尔（C.G.Mosander）发现了镧和镨钕混合物（didymium）。

　　1885年奥地利人威斯巴克（A.V.Welsbach）从莫桑得尔认为是“新元素”的镨钕混合物中发现了镨和钕。1879年法国人布瓦普德朗（L.D.Boisbauder）发现了钐。1901年法国人德马尔赛（E.A.Demar

  

青铜镨

cay）发现了铕。1880年瑞士马利纳克（J.C.G.De Marignac）发现了钆。1843年莫桑得尔发现了铽和铒。1886年布瓦普德朗发现了镝。1879年瑞典人克利夫（P.T.Cleve）发现了钬和铥。1974年美国人马瑞斯克（J.A.Marisky）等从铀裂产物中得到钷。1879年瑞典人尼尔松（L.F.Nilson）发现了钪。从1794年加多林分离出钇土至1947年制得钷，历时150多年。

元素来源

　　元素来源：主要存在于独居石中。常由水合氯化镨PrCl3·XH2O经脱水后用金属钙还原，或由无水氯化镨经熔融后电解而制得。

同位素

　　自然界中镨只有一种稳定同位素，141-Pr。 但有38种放射性同位素，其中比较稳定的有143-Pr，半衰期为13.57 天；142-Pr，半衰期为19.12小时。 其他的放射性同位素的半衰期都超不过5.985 小时，大部分的半衰期少于33秒。镨还有6个亚稳态，比较稳定的是138m-Pr (t&frac12；2.12 小时)，142m-Pr (

  

镨钕玻璃光谱图

t&frac12：14.6 分) 和134m-Pr (t&frac12：11 分)。镨的同位素原子量从120.955 u (121-Pr)到 158.955 u (159-Pr)。稳定同位素 141-Pr如果放出β射线，会俘获电子。主要放射产物为铈的同位素铈58和钕的同位素钕60。

主要用途

　　常用来制造有色玻璃、搪瓷和陶瓷；制造特种合金和用作催化剂。镨钕的混合氧化物，常用来制造遮光眼镜，作为电焊工和玻璃工的防护镜。镨和镁一起用于制造飞机引擎的合金中；用于碳弧光照明的碳芯中；镨的氧化物用于为玻璃或珐琅添加黄色； 镨和钕的混合物可以用于制造电焊和玻璃制造使用的护目镜。

　　稀土金属及其合金在炼钢中起脱氧脱硫作用，能使两者的含量降低到0.001%以下，并改变夹杂物的形态，细化晶粒，从而改善钢的加工性能，提高强度、韧性、耐腐蚀性和抗氧化性等。稀土金属及其合金用于制造球墨铸铁、高强灰铸铁和蠕墨铸铁，能改变铸铁中石墨的形态，改善铸造工艺，提高铸铁的机械性能。在青铜和黄铜冶炼中添加少量的稀土金属能提高合金的强度、延伸率、耐热性和导电性。在铸造铝硅合金中添加1%-1.5%的稀土金属，可以提高高温强度。在铝合金导线中添加稀土金属，能提高抗张强度和耐腐蚀性。Fe-Cr-Al电热合金中添加0.3%的稀土金属，能提高抗氧化能力，增加电阻率和高温强度。在钛及其合金中添加稀土金属能细化晶粒，降低蠕变率，改善高温抗腐蚀性能。用铈族混合稀土氯化物和富

  

镨

镧稀土氯化物制备的微球分子筛，用于石油催化裂化过程。稀土金属和过渡金属复合氧化物催化剂用于氧化净化，能使一氧化碳和碳氢化物转化为二氧化碳和水。镨钕环烷—烷基铝—氯化烷基铝三元体系催化剂用于合成橡胶。

　　稀土抛光粉用于各种玻璃器件的抛光。单一的高纯稀土氧化物用于合成各种荧光体，如彩色电视红色荧光粉、投影电视白色荧光粉等荧光材料。稀土金属碘化物用于制造金属卤素灯，代替碳精棒电弧灯作照明光源。用稀土金属制备的稀土—钴硬磁合金，具有高剩磁、高矫顽力的优点。钇铁石榴石铁氧体是用高纯Y2O3和氧化铁制成单晶或多晶的铁磁材料。它们用于微波器件。高纯Gd2O3用于制备钇镓石榴石，它的单晶用作磁泡的基片。金属镧和镍制成的LaNi5贮氢材料，吸氢和放氢速度快，每摩尔LaNi5可贮存6.5—6.7摩尔氢。在原子能工业中，利用铕和钆的同位素的中子吸收截面大的特性，作轻水堆和快中子增殖堆的控制棒和中子吸收剂。稀土元素作为微量化肥，对农作物有增产效果。打火石是稀土发火合金的传统用途，目前仍是铈组稀土金属的重要用途。