Úvod
Prazeodým (Pr) je chemický prvok s protónovým číslom 59. Patrí do skupiny lantanoidov, ktoré sú známe aj ako prvky vzácnych zemín. V čistej forme je to mäkký, kujný a ťažný striebornobiely kov. Na vzduchu však pomerne rýchlo oxiduje a pokrýva sa zelenou vrstvou oxidu, ktorá ho chráni pred ďalšou koróziou. V prírode sa nikdy nevyskytuje v rýdzej forme. Získava sa predovšetkým komerčnou ťažbou z minerálov, ako sú monazit a bastnäzit, pričom najväčšie náleziská sa nachádzajú v Číne, USA, Brazílii a Indii.
Vlastnosti
Prazeodým (Pr) je striebristo-biely, mäkký a kujný kov patriaci medzi lantanoidy s protónovým číslom 59. Je reaktívnejší ako väčšina prvkov vzácnych zemín. Jeho teplota topenia je 931 °C a teplota varu dosahuje 3520 °C. Hustota kovu je 6,77 g/cm³. Na vzduchu pomaly oxiduje a vytvára zelenú vrstvu oxidu, ktorá sa odlupuje a odhaľuje čerstvý kov k ďalšej oxidácii. Reaguje s vodou. V zlúčeninách sa vyskytuje takmer výlučne v oxidačnom stave +3, pričom jeho vodné roztoky a soli majú charakteristickú svetlozelenú farbu. Pri izbovej teplote je paramagnetický.
Pôvod názvu
Názov prazeodým pochádza z gréckych slov „prasios“, čo znamená zelený, a „didymos“, čiže dvojča. Pomenovanie „zelené dvojča“ odkazuje na typickú zelenú farbu jeho solí a na fakt, že bol objavený oddelením od pôvodne predpokladaného prvku didým, spolu so svojím „dvojčaťom“ neodýmom.
Objav
Objav prazeodýmu je spojený s rakúskym chemikom Carlom Auerom von Welsbachom, ktorý ho v roku 1885 úspešne izoloval. Podarilo sa mu to oddelením od látky nazývanej didým, ktorá bola dovtedy mylne považovaná za samostatný prvok. Welsbach použil metódu frakčnej kryštalizácie dusičnanu amónno-didymitého, čím dokázal, že didým v skutočnosti pozostáva z dvoch rôznych prvkov. Tieto nové prvky pomenoval prazeodým a neodým, jeho „dvojča“. Názov prazeodým pochádza z gréckych slov „prasios“, čo znamená zelený, a „didymos“, teda dvojča, odkazujúc na zelenú farbu jeho solí.
Výskyt v prírode
Prazeodým sa v prírode nevyskytuje v čistej forme, ale je súčasťou rôznych minerálov vzácnych zemín, najmä monazitu a bastnäzitu. Hoci patrí medzi vzácne zeminy, v zemskej kôre je relatívne hojný, dokonca bežnejší ako cín. Jeho získavanie je komplexný proces, ktorý sa začína drvením rúd a ich chemickým spracovaním na oddelenie zmesi lantanoidov. Jednotlivé prvky sa následne od seba oddeľujú modernými metódami ako iónová výmena alebo extrakcia rozpúšťadlom. Čistý kovový prazeodým sa nakoniec pripravuje metalotermickou redukciou jeho bezvodých halogenidov, napríklad fluoridu, pomocou vápnika.
Využitie
Prazeodým je kľúčový prvok v moderných technológiách. Jeho najdôležitejšie využitie je v supersilných permanentných magnetoch, kde čiastočne nahrádza neodým, aby zlepšil odolnosť voči korózii a tepelnú stabilitu. Tieto magnety sú nevyhnutné pre elektromotory, veterné turbíny a elektroniku. Používa sa aj vo vysokopevnostných zliatinách horčíka pre súčasti leteckých motorov. Ako farbivo dodáva sklu a keramike charakteristický žltozelený odtieň, čím vzniká takzvané didymové sklo, využívané v ochranných okuliaroch pre zváračov a sklárov. V prírode nemá prazeodým žiadnu známu biologickú funkciu a vyskytuje sa primárne v mineráloch monazit a bastnäzit.
Zlúčeniny
Ľudia vyrábajú niekoľko zlúčenín prazeodýmu na špecifické účely. Oxid prazeodymitý (Pr₂O₃) je zelený prášok, ktorý slúži ako pigment na farbenie skla a keramiky na žltozeleno. Menej bežný oxid prazeodymičitý (PrO₂) je tmavá pevná látka. Fluorid prazeodymitý je zložkou uhlíkových oblúkových lámp, ktoré produkujú jasné, plnospektrálne svetlo pre filmový priemysel. V prírode prazeodým netvorí jednoduché, samostatné zlúčeniny. Namiesto toho sa ión Pr³⁺ nachádza začlenený do kryštálovej mriežky komplexných fosfátových a karbonátových minerálov, akými sú monazit a bastnäzit, spoločne s ostatnými prvkami vzácnych zemín.
Zaujímavosti
Prazeodým vykazuje nezvyčajné magnetické vlastnosti; pri izbovej teplote je paramagnetický, no pri extrémne nízkych teplotách pod 0,03 Kelvina sa stáva antiferomagnetickým. Na rozdiel od väčšiny lantanoidov, ktoré sú stabilné takmer výlučne v oxidačnom stave +3, prazeodým môže existovať aj v stabilnom stave +4, čo sa využíva v niektorých katalytických aplikáciách. Hoci patrí medzi prvky vzácnych zemín, v zemskej kôre je relatívne hojný, dokonca hojnejší ako striebro, antimón či cín. Didymové sklo, ktoré farbí, má unikátnu vlastnosť: silne pohlcuje žlté svetlo zo sodíkového plameňa.
