Praseodim Nedir, Özellikleri Nelerdir, Nerelerde Kullanılır?
Praseodim, lantanit elementler arasında yer alır. Adı, “yeşil ikiz” anlamındaki bir sözcükten türetilmiştir. Ancak karakteristik rengi sarıdır.
Praseodim, belki de ismini hiç dinlemediğiniz elementlerden biri. Yerkabuğunda 2 milyon ton etrafında rezervi bulunduğu varsayım edilen praseodim, ender toprak elementlerindendir. Hibrit arabalarda, uçak alaşımlarında ve renkli sırçalarda kullanılan ve her geçen gün uygulama alanı genişleyen bir ivmeye sahip. Bileşikleri karakteristik olarak parlak sarı renklidir; ancak tuzları sarih yeşildir. Özellikle sırçalara harikuladeye yakın sarı bir renk verir. Bazı lambalarda da ışığa sarı renk kazandırır. Adı ile de merak uyandıran bir metaldir.
Tarihçesi
Praseodim, 1885 senesinde Avusturyalı bilim adamı Baron Carl Auer von Welsbach tarafından Viyana’da keşfedilmiştir.
1841 senesinde İsveçli kimyacı Carl Gustav Mosander, lantan enkazından ender toprak element enkazları ayrıştırdı. “Didimiyum” ismini verdiği bu yıkıntılar, 40 seneden fazla bir müddet element olarak kabul edildi. 1869 senesinde periyodik tablonun ilk baskısında bir simge dahi verildi. Ancak lantanit elementlerin karışımından oluşuyordu. Bazı kimyacılar, didimiyumun birden fazla element kapsayıp içermediğini inceledi. 1879 senesinde Fransız kimyacı Lecog de Boisbaudran, didimiyumdan samaryumu ayrıştırdı. 1882 senesinde Çek kimyacı Bohuslav Brauner, ender toprak elementleri için atom ağırlığı atamaları üzerine bir yazı yayınladı. Yazıda, didimiyumla alakalı değişik bilgiler verdi. Brauner, didmiyumun bir karışım olduğuna karar verdi ve ayrıştırmaya çalıştı; ancak galibiyetli olamadı. 1885 senesinde ise, Welsbach, didimyumu iki element olarak ayrıştırmayı muvaffak oldu. Welsbach, fraksiyonel yeşilimsi kahverengi praseodim ve pembe neodim tuzlarını elde etmek için nitrik asit ile didimiyumu tepkine sokarak ayrıştırdı. Oksit halde elde edilen iki elemente, praseodim ve neodimyum isimlerini verdi. Praseodimin saf metal formu ilk olarak 1931 senesinde elde edilebildi.
“Praseodim” sözcüğü, Yunanca “yeşil ikiz” anlamındaki “prasinos didymos” sözcüğünden türetilmiştir. Praseodimin yeşil tuzları ile neodim arasındaki yakın ilişkiden esinlenilerek bu ad verilmiştir. İngilizcesi, “praseodymium” biçimindedir.
Fiziksel ve Kimyevi Özellikleri
Praseodimin kimyevi simgeyi “Pr”dir. Atom numarası 59, atom ağırlığı 140,90, yoğunluğu 6,77 gcm3’cins. Erime noktası 931 derece, kaynama noktası 3520 derecedir. Lantanitler element serisinin üçüncü sırasında yer alır. Kristal yapısı oda sıcaklığında hekzagonaldır. 560 derecede yüzey merkezli kübik kristal yapısına geçer. 935 derece etrafında beden merkezli kübik bir yapı alır. Karakteristik olarak gümüşî soluk sarı renklidir. Görünüşü grimsi beyazdır. Yumuşak, gümüşsü, sünek, vurulabilir bir metaldir. Tel haline getirilebilir. Kimyevi, manyetik, elektriksel ve optik özellikleri istisna kazandırır. Elektropozitifliği yüksektir. Oda sıcaklığında paramanyetiktir.
Praseodimin natürel formu oldukça reaktiftir. Yeşil renkli bir dizi bileşik oluşturabilir. Tuzları, çözelti halindeyken yeşil renklidir. Saf metal formu, havada yavaş yavaş yeşil bir oksit katmanı ile kaplanır. Demir pası gibi eskiyerek oksit katmanı oluşturur. Bir santimetrekarelik praseodim parçası, 1 sene içinde tamamen korozyona uğrar. Hidroksit oluşturmak için sıcak ve soğuk su ile yavaş yavaş tepkine girer. Bu tepkinden hidrojen gazı sarihe çıkarır. Metal praseodim, trihalojenleri oluşturmak için tüm halojenlerle tepkine girebilir.
Tabiatta, ender bulunur, saf olarak yaradılışı yoktur. Öbür ender toprak metalleriyle beraber oluşur. Lantanitler arasında bolluk bakımından dördüncü sıradadır. Yerkabuğunda ağırlık bakımından milyonda 9,1 parça praseodim içeriği vardır; kg başına 9,1 miligram bulunur. Bolluk bakımından mermi ve bor arasında bir ölçüdedir. Başlıca mineralleri bastnatsite ve monazittir. Bu minerallerden iyon metamorfozu ve çözücü ekstraksiyon organik çözücülerle ayırma operasyonu usulleri ile ayrıştırılır. Metal praseodim, susuz klorürü kalsiyum ile indirgemek suretiyle elde edilir. Praseodim, katı bileşiklerde +4, sulu solüsyonlarda +3 oksidasyon gidişatı sergiler. Beş dış elektronun hepsi kıymetlik elektronları olarak misyon yapabilir. Sulu praseodim iyonları, sarımsı yeşildir.
Praseodim, tabiatta bir adet kararlı izotop olarak bulunur. Yalnızca Pr-141 izotopu yaradılışı vardır. Bunun dışında kütle numaraları 121 ila 159 arasında değişen takribî 40 izotopu daha vardır. Bunlardan 15’i radyoaktiftir. Yedi adet de nükleer izomeri bulunur. 13,5 gün yarılanma ömrü bulunan Pr-143 izotopu haricindeki izotoplarının çoğu 1 günden daha az, kimileri de 1 dakikadan daha az yarılanma ömrüne sahiptir. Pr-155 ve Pr-156 izotoplarının yarılanma ömürleri 300 nanosaniyedir. Uranyumun fizyon mahsulleri arasında Pr-141 ve Pr-143 izotopları da bulunur. Pr-141’den daha hafif izotopların ilk bozunma modu, ters beta bozunması veya elektron tutma biçiminde seryum izotoplarıdır. Pr-141’den daha ağır izotoplarının ilk bozunma modu ise, beta bozunması biçiminde neodim izotoplarıdır.
Hangi Alanlarda Uygulamaları Vardır?
Praseodimin ticari anlamda ehemmiyetli bir uygulaması bulunmuyor. Bazı bileşikleri ve metal formunun hudutlu uygulamaları var. Radyoaktif izotopları, ticari anlamda kullanılabilir özellikler taşımıyor. Praseodim; sırça imali sırasında ortaya çıkan sarı ışığı ve kızılötesi ışınımı, ışık kaynaklarından filtreleme özelliğine sahip. Bu özellik, endüstriyel kullanımına imkân sağlıyor. Praseodim tuzları; gözlük, mine ve gizemlerin yoğun ve alışılmadık derecede pak sarı renkte olmasını sağlar. Kadeh, seramik, emaye gibi mahsullerde sarı renk elde etmek oldukça ideal bir bileşenlerdir. Prasoidim oksit, neodim ile beraber didimiyum sırçaların bir bileşenidir. Katalizörler ve sırça parlatma uygulamalarında giderek artan bir kullanıma sahiptir.
Öbür ender toprak elementleri ile beraber bir hayli bileşende ve alaşımda kullanılır. Yalnızca praseodimin kullanıldığı spesifik uygulamalar da var. Praseodim, güçlü mıknatıslarda mukavemeti ve dayanıklılığı artırır. Uçak motorlarında kullanılan yüksek mukavemetli alaşımlarda magnezyum, itriyum ve neodim ile beraber kullanılmaktadır. Praseodim flüorür, sinema sektöründe stüdyo aydınlatmaları, projektör ışıkları ve karbon ark lambaları çekirdeklerinde kullanılır.
Misch metal ve ferroseryum alaşımları, öbür lantanitlerle beraber praseodim de kapsar. Praseodim, fiber optik kablolara bir doping casusu olarak katılır ve burada bir sinyal amplifikatörü olarak kullanılır. Praseodim, ayrıca, hibrit arabalarda ve rüzgâr türbinlerinde kullanılan elektrik motorlarında ve jeneratörlerdeki yüksek yoğunluklu mıknatıslarda kullanılır. Hibrit arabaların şarj edilebilir nikel metal hidrür NiMH bataryalarının içeriğinde de yer alır. Bu bataryalardaki olumsuz elektrot katot; praseodim, neodim, lantan ve seryum kapsayan hidritlerden oluşan bir metal hidrür karışımıdır.
Praseodim, bileşikleri ve alaşımlarının kullanıldığı bazı alanlar ve mahsuller şunlardır; ender toprak mıknatısları, lazerler, karbon ark lambaları, sırça ve emaye renklendiriciler, kaynak ve sırça harekâta gözlüğü, fiber optik amplifikatör, muhtelif katalizörler, televizyon ekranları, enerji tasarruflu lambalar, flüoresan lambalar…
Bunları Öğreniyor Musunuz?1920’li senelerde praseodim kullanılarak renklendirilen sarı-yeşil sırçalara “prasemit” ismi verilirdi. Neodim katılarak üretilen praseodim içerikli renkli sırçalara ise “heliolit” denirdi.
Praseodim, öbür lantanitlerin bir haylisinin yerine kullanılabilecek özelliktedir. Uygulamalarda öbür lantanitlerin yerine kullanıldığında ehemmiyetli bir işlev kaybı yaşanmaz.
Praseodimin öğrenilen bir biyolojik rolü bulunmuyor. Çok zehirli değildir. Çözünmeyen tuzları toksik değildir.
Maruz kalınma halinde karaciğer işlevlerini bozabileceği ile alakalı bazı değerlendirmeler yapılıyor. Hücre membranlarında zarara neden olduğu, faize ve asap sisteminin işlevleri üzerinde negatif tesirler oluşturduğu belirtiliyor.
Praseodim, öbür ender toprak elementleri gibi mineral yağları ve plastik içinde saklanabilir.
Praseodim, yapımı pahalı elementlerdendir. Bir kg praseodimin piyasa maliyeti 1000 ila 1500 dolar arasındadır.
Praseodim kapsayan mineraller ağırlıklı olarak Çin, Amerika Birleşik Devletleri, Brezilya, Hindistan, Sri Lanka ve Avustralya’da bulunur.
Yerkabuğundaki praseodim rezervlerinin takribî 2 milyon ton olduğu varsayım edilmektedir.
Dünya genelinde senede yanaşın 2 bin 500 ton praseodim üretilmektedir.