Samar, neodym, prazeodym

Wróćmy teraz do „didymu”, którego niezwykłe podobieństwo do lantanu spowodowało, że pierwiastki ziem rzadkich zaczęto rozpatrywać jako odrębną grupę związków chemicznych. Przez długi czas stwierdzenie, że didym jest pierwiastkiem nie było kwestionowane. Mendelejew umieścił didym, symbol Di, w swoim układzie okresowym. W roku 1878, francuski uczony M. Delafontaine rozpoczął spektroskopowe badania tego „pierwiastka” wyekstrahowanego z minerałów, odkrywając dwie nowe linie spektralne. Ponieważ obecność nowych linii na widmach absorpcyjnych w tamtych czasach była równoznaczna z obecnością nowego pierwiastka Delafontaine stwierdził, że didym zawiera nieznany jeszcze pierwiastek. Nieco uszczypliwie nazwał on nieodkryty pierwiastek, charakteryzujący się nowymi liniami spektralnymi, „decipium”, czyli „wprowadzający w błąd”. W roku 1879 „decipium” zostało zdemaskowane przez francuskiego chemika Paula Émile Lecoq de Boisbaudrana, wykorzystującego spektroskopię do analizy pierwiastków. Boisbaudran wyekstrahował „didym” z samrskitu i dokładnie przeanalizował jego widma emisyjne, a ponieważ był uzdolnionym eksperymentatorem, znacznie lepszym od Delafontaine’a, zdołał wydzielić zanieczyszczenia znajdujące się w „didymie”. Wydzieloną substancję nazwał „samarem” od nazwy minerału, nie zdając sobie jednak sprawy z faktu, że wydzielony przez niego „pierwiastek” jest również mieszaniną. „Smar” Boisbaudrana został poddany analizie przez Marignaca, który po wielu krystalizacjach rozdzielił go na dwie frakcje oznaczając je symbolami Y_a i Y_b, z których frakcja beta dawała widmo emisyjne odpowiadające „samarowi”. Dynamiczna sytuacja odkryć wydaje się zmierzać do rozwiązania, a „didym” i „samar” powinny już pozbyć się cudzysłowów w jakie ujęte są ich nazwy. Jednak tutaj pojawia się kolejny uczony, czeski badacz Bohuslav Brauner, dobry znajomy Mendelejewa i gorący zwolennik prawa okresowości. Od roku 1875 badał on „didym” w celu upewnienia się, że w wyniku utleniania będzie on tworzył związki na plus piątym stopniu, czyli Di⁵⁺. Potwierdzenie jego założeń pozwoliłoby na umieszczenie tego pierwiastka w piątej grupie układu okresowego, gdyż nie było miejsca dla niego ani w grupie trzeciej ani czwartej. Obecnie wiemy, że uzyskanie tak wysokiego stopnia utlenienia przez lantanowce jest niemożliwe. Badania Braunera mające na celu dokładne określenie masy atomowej „didymu” zmusiły go do otrzymania próbki tego pierwiastka w jak najczystszej postaci. Analiza próbek wydzielonych z „samaru” pozwoliła na stwierdzenie, że można je rozdzielić na kolejne trzy frakcje różniące się pomiędzy sobą masą molową. Niestety na drodze dalszych badań Braunera stanął prozaiczny problem, w roku 1883 skończyły się pieniądze i musiał on porzucić dalsze badania, na które po prostu nie było go stać.

Zagadkę „didymu” rozwiązał ostatecznie austriacki uczony Carl Auer von Welsbach, znany jako twórca tak zwanych koszulek Auera. W 1884 roku opracował on siatki składające się z tlenków toru i ceru, które umieszczone w płomieniu palnika gazowego rozżarzają się dając intensywny strumień białego światła. Żarniki takie były szeroko stosowane w dziewiętnastym wieku kiedy oświetlenie gazowe było rozpowszechnione. Zapotrzebowanie na koszulki Auera spowodowało poszukiwanie nowych źródeł metali ziem rzadkich, co doprowadziło do odkrycia złóż monazytu na terenie Brazylii. Odkrycie nowych źródeł minerałów zawierających metale ziem rzadkich i, zwiększone ich wykorzystanie przy produkcji koszulek Auera spowodowało znacznie większą dostępność próbek metali do badań. 8 czerwca 1885 roku Carl Auer von Welsbach zgłosił Wiedeńskiej Akademii Nauk raport o rozdzieleniu „didymu” na dwa różne pierwiastki. Jeden z nich nazwał prazeodymem od greckich słów πρασιoς (prasios) i διδυμoς (didymos) czyli zielony bliźniak co odnosi się do koloru soli tego metalu charakteryzujących się zieloną barwą.

Drugi pierwiastek został nazwany neodymem, i podobnie jak praseodym, jego nazwa pochodzi od greckich słów νέος (neos) i διδυμoς (didymos) czyli nowy bliźniak. Obydwa pierwiastki zostały przez von Welsbacha otrzymane w wyniku frakcyjnej krystalizacji podwójnych azotanów amonowo prazeodymowych i neodymowych z roztworu kwasu azotowego. Rozdzielenie tych metali jest trudne i dopiero w roku 1925 udało się je otrzymać w postaci w miarę czystej. Metale wysokiej czystości otrzymuje się dopiero od roku 1950 wykorzystując w tym celu procesy wymiany jonowej.

Podsumowując dotychczasową historię odkryć metali ziem rzadkich, z jej pomyłkami, możemy przedstawić ją w postaci schematu wychodząc od ceru, który okazał się mieszaniną ceru i lantanu. Lantan zawierał „didym”, z którego wydzielono samar, a z pozostałości jeszcze neodym i prazeodym.