镨

一种金属元素，属稀土金属，用于做特种合金和特种玻璃，亦可做陶器的颜料。它的化学符号是Pr，原子序数59，原子量140.90765，，属于镧系元素，也是稀土元素之一。元素名来源于希腊文，原意是“绿色”。镨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，纯镨必须在矿物油或密封塑料中保存。镨的用途之一是用于石油催化裂化。以镨钕富集物的形式加入Y型沸石分子筛中制备石油裂化催化剂，可提高催化剂的活性、选择性和稳定性。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%，常与其它稀土元素共生于许多矿物中。像其他稀土元素一样，镨具有慢性低毒，不是生物必须元素。

中文名：镨

英文名：praseodymium

符号：Pr

序号：59

周期：6

元素分区：f

原子质量：140.90765

密度：6640kg/m3

外观：银白色、黄绿光泽

熔点：1204K（931°C）℃

沸点：3793K（3520°C）℃

CAS：号：7440-10-0

发现人：莫桑德尔

1、发现简史

镨

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。

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.Demarcay）发现了铕。1880年瑞士马利纳克（J.C.G.DeMarignac）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。

2、矿产分布

镨

镨在地壳中的含量约为5.53×10-4%，主要存在于独居石和氟碳铈矿中，核裂变产物中也含有镨。自然界存在的镨均为稳定同位素镨–141。

3、制备方法

工业上用溶剂萃取法和离子交换法从处理氟碳铈矿或独居石得到的混合稀土溶液中分离和提纯镨。金属镨用钙还原镨的氟化物或氯化物来制取。

镧、铈、镨、钕等轻稀土金属，由于熔点较低，在电解过程可呈熔融状态在阴极上析出，故一般均采用电解法制取。

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。

4、物化性质

物理性质

镨

银白色金属，质较软，有延展性。室温下镨为六方晶体结构。

状态:稀土金属。熔点(℃):931

沸点(℃):3512

密度(g/cc，300K):6.77

比热/J/gK:0.19

蒸发热/KJ/mol:296.8

熔化热/KJ/mol:6.89

导电率/106/cm:0.0148

导热系数/W/cmK:0.125

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(t½2.12小时)，142m-Pr(t½14.6分)和134m-Pr(t½11分)。

镨的同位素原子量从120.955u(121-Pr)到158.955u(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。

化学性质

元素符号Pr，属周期系ⅢB族，稀土元素，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黑色氧化物，镨在空气中缓慢形成黑色易碎氧化物层；镨通常以三价氧化态存在，也以4价形式存在。

一些化学反应方程式如下：

5、镨的演化

硝酸镤

镨是镧系元素，常见化合价时+3价，硝酸镨Pr(NO3)3常以含结晶水（n.H2O，n=6居多）形式存在。

分子式(Formula)：Pr(NO3)3

分子量(MolecularWeight)：326.9225g/mol

质量指标(Specification)

外观（Appearance）：结晶为三斜晶体

产地（Orgin）:上海

物化性质(PhysicalProperties)

易溶于水，无水胺、乙醇、乙醚及乙腈等极性溶剂中

用途(Useage)

用于轻工，催化领域

硝酸镨溶液浓度标定：

硝酸镨水合物含水量n并不确定，需要标定

二氧化镨

二氧化镨是一种无机化合物，化学式为PrO2。

二氧化镨可以通过在水中煮沸Pr6O11或用浓乙酸与之作用得到：

Pr6O11+3H2O→4PrO2+2Pr(OH)3

镨钕氧化物Praseodyium-NeodymiumOxides

说明：灰色或棕褐色粉末，易吸水吸气。

用途：广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域等

金属镨

金属镨断面呈银灰色，在空气中极易氧化，发生强烈的氧化还原反应。

主要用于稀土磁性材料钕铁硼系列的添加剂，也用于2：17镨钐钴合金等。

碳酸镨

镨

碳酸镨是一种无机化合物，化学式为Pr2(CO3)3。

化学式：Pr2(CO3)3

摩尔质量：461.849（无水）605.977（八水）g·mol⁻¹

外观：绿色晶体（八水）

溶解性（水）：难溶（1.99×10mol/L）

三茂镨

三茂镨是镨的金属有机化合物，化学式为Pr(C5H5)3，在干燥空气中稳定。

化学式：Pr(C5H5)3

摩尔质量：336.193g·mol⁻¹

外观：淡绿色固体

熔点：415℃（熔化时略有分解）

沸点：220℃

6、安全防护

镨具有低毒性，接触时应注意安全防护。

7、镨的保存

纯镨必须在矿物油或密封塑料中保存。

8、应用价值

镨

镨在石油化工方面可用作催化剂。

镨作为用量较大的稀土元素，很大一部分是以混合稀土的形式被利用，比如用作金属材料的净化变质剂、化工催化剂、农用稀土等等。以镨钕富集物的形式加入Y型沸石分子筛中制备石油裂化催化剂，可提高催化剂的活性、选择性和稳定性。作为塑料改性添加剂，在聚四氟乙烯（PTFE）中加入镨钕富集物，可明显提高PTFE的耐磨性能。

稀土永磁材料是当今最热门的稀土应用领域。镨单独用作永磁材料性能并不突出，但它却是一个能改善磁性能的优秀协同元素。无论是第一代稀土永磁材料钐钴永磁合金，还是第三代稀土永磁材料钕铁硼，加入适量的镨都能有效地提高和改善永磁材料性能。如在SmCo5中加入部分Pr取代Sm可以提高永磁材料的磁能积，两者的比例一般为80%Sm—20%Pr，若镨加入过多反而会降低材料的矫顽力和稳定性。在第三代稀土永磁材料钕铁硼中，添加镨可以提高材料的矫顽力，德国、日本等国在生产高矫顽力钕铁硼磁体时，均加入部分镨。镨的加入量为5%～8%，最高达10%，可取代1/3的钕。磁性材料对镨质量要求较高，至少应达到钕的同等质量。加入镨还能提高磁体抗氧化性能（耐空气腐蚀）和机械性能，已被广泛应用于各类电子器件和马达上。

镨还可用于研磨和抛光材料。纯铈基抛光粉通常为淡黄色，是光学玻璃的优质抛光材料，已取代抛光效率低又污染生产环境的氧化铁红粉。氧化钕对抛光作用不大，但镨却有良好的抛光性能。含镨的稀土抛光粉会呈红褐色，也被称作红粉，但这种红不是氧化铁红，而是由于含有氧化镨使稀土抛光粉颜色变深。镨还被用新型磨削材料，制成含镨刚玉砂轮。与白刚玉相比，在磨削碳素结构钢、不锈钢、高温合金时，效率和耐用性可提高30%以上。为了降低成本，过去多用镨钕富集物为原料，故称镨钕刚玉砂轮。

镨在光纤领域的用途也越来越广，已开发出在1300~1360nm谱区起放大作用的掺镨光纤放大器（PDFA），技术日趋成熟。PDFA以其优异的性能价格比，对中国当前大量铺设的1550nm的CATV系统光纤有线电视的兴建改造与系统升级有着重大的实际意义。PDFA将从根本上改变现有的1550nmCATV的网络格局,使1310nmCATV系统在HFC系统改造中成为替代1550nm系统的理想选择。