О протактиний, символ Pa, е елемент номер 91 от Периодичната таблица. Рядък и труден за получаване, има малко приложения на този елемент. Известно е обаче, че неговата най-стабилна степен на окисление е +5, с химично поведение, което наподобява тантал и ниобий. Това е първият елемент в серията актиниди, който има електрони в подниво f.
Този елемент има свръхпроводимост при температури под 1,4 K, в допълнение към 29 известни изотопа. От тях само две са естествени: тази с маса 231 и тази с маса 234. Повечето протактиний се получават от уранови ядрени отпадъци. Pa беше открит чрез работа, която се проведе през 1910 г.
Прочетете също: Нобелий — друг елемент, принадлежащ към групата на актинидите
Резюме за протактиний
Протактиний е a метал принадлежащи към блок f на периодичната таблица.
В метална форма той е пластичен и ковък.
В разтвор основният му NOx е +5, като тантал и ниобий.
Той има 29 известни изотопа, само два от които се срещат в природата: маса 231 и 234.
Трудно се добива и добива. Основният му природен източник са ядрените отпадъци от уран.
Няма почти никакви известни приложения за протактиний, въпреки че е известно, че е изключително опасен.
Свойства на протактиний
символ: Лопата.
Атомно число: 91.
Атомна маса: 231.03588 c.u.s.
Електроотрицателност: 1,5.
Точка на сливане: 1572°С.
Точка на кипене: 4000°C.
Плътност: 15,37 g.cm-3 (изчислено).
Електронна конфигурация: [Rn] 7s2 5f2 6г1.
Химически серии: актиниди, блок f, вътрешни преходни елементи.
Характеристики на протактиния
протактиний, атомно число 91 и символ Pa, е един от елементите, наречени актиниди. макар и елемент редки и трудни за получаване, известно е, че Ра, в своята метална форма, е пластичен и ковък. Не се окислява при контакт с въздуха при стайна температура, която се променя с повишаване на температурата.
Основната му степен на окисление е +5, което наподобява елементите тантал и ниобий, по някакъв начин, по отношение на химическото поведение във воден разтвор. Протактиниумът също е първият в серията актиниди, който има a електрон в подниво f (по-специално 5f), с междинни свойства между тези на торий Е от уран.
е атакуван от солна киселина (8 mol. Л-1), киселина флуороводородна киселина (12 mol. Л-1) и сярна киселина (2,5 mol. Л-1). Въпреки реакционните си аспекти, протактиният може да реагира с O2, Х2O или CO2 при температура между 300 и 500 °C, произвеждайки оксида Pa2О5.
С амоняк (NH3), протактиний реагира, за да образува PaN2, и с газта водород (З2), има образуване на PaH3. Между халогени, протактиний реагира с йод (аз2) при температура от около 400 °C до образуване на PaI5.
протактиниумът акостава свръхпроводник при температура 1,4 K. Освен това беше разбрано, че такива свойства са следствие от поднивото 5f в неговата структура, което прави очевидно, че Pa всъщност ще бъде актинид.
Известни са 29 изотопа на протактиний, подчертавайки само изотопите 231па и 234Pa, които са естествени, и 233Па, произведен през ядрени реактори. Сред тях, този с най-дълъг половин живот и на 231Pa, с 3,28 x 104 години.
Къде може да се намери протактиний?
От геоложка гледна точка полуживотът на протактиния (231Pa) е твърде малък. Следователно всеки и всеки протактиний, открит в природата идва от радиоактивното разпадане на 235u.
Въпросът е, че въпреки че уранът е добре разпределен навсякъде земната кора (със средно съдържание от 2,7 ppm), само 0,711% от тази маса съответства на масата 235 изотопа на урана. По този начин се оценява, че средното съдържание на протактиний е 8,7 x 10-7 ppm.
Получаване на протактиний
Добивът на елемент 91 е един от най-трудните чрез природни източници.. Дотогава протактиний не е произвеждан в голям мащаб, тъй като няма търговски интерес. Измерими количества от този елемент обикновено се получават от уранови отпадъци.
Освен това, класически техники за пречистване, като йонообменни смоли, утаяване и кристализация, в допълнение към екстракция с разтворител и хроматография, могат да се използват за получаване на продукт, по-богат на протактиний.
През 1959 г. и 1961 г. беше обявено, че Управлението за атомна енергия на Великобритания е добило в 12-годишен процес, стъпки, 125 g 99,9% чист протактиний от 60 тона отпадъци, на цена от около US$ 500.000.
Знам повече: Антимон — елемент, считан за рядко използван от древни времена
Предпазни мерки с Protactinium
Протактиният е много опасни и токсични. Това налага осиновяването подобни на плутоний предпазни мерки при работа. Изчислено е, че протактиният, разпръснат във въздуха под формата на аерозол, може да бъде до 250 милиона пъти по-токсичен от циановодородната киселина при същите концентрации.
Приложения на протактиний
Цялата токсичност на протактиния, добавена към факта, че е елемент, който е труден за извличане, ограничава приложенията му. Сред малкото известни приложения протактиниумът вече е бил използван в сцинтилатори за детекция на рентгенови лъчи. Използван е и за датиране на стари предмети, чрез връзката 231Лопата/235U.
история на протактиний
Менделеев предсказа елемент 91 в празното пространство между торий и уран от вашата периодична таблица. Той го нарече "ека-тантал", като му даде приблизителна атомна маса от 235 и прогнозира, че химичните му свойства ще бъдат близки до тези на ниобия и тантала.
Въпреки това, Едва през 1913 г. Казимир Фаянс и неговият ученик Освалд Гьоринг идентифицират елемент 91, въз основа на експерименти и предишна работа на Ърнест Ръдърфорд и Фредерик Соди.
Новият елемент, който всъщност беше 234мPa (метастабилен изомер на протактиний-234) е наречен "brevius" (символ Bv), поради краткото му съществуване: само една минута полуживот.
В същото време имаше друг проблем по това време: произходът на актиний (Ac), елемент 89. Вече беше известно, че Ac не може да бъде първичният радиоактивен елемент, тъй като неговият период на полуразпад е около 30 години, но не беше известно коя серия от разпадане го е причинила.
Оттам Фредерик Соди предположи, че елементът, който ще доведе до актиния, ще бъде излъчвател на алфа частици, позициониран в група 5 на периодичната таблица, след тантала. Тогава за обозначаване на този елемент се използва името „ека-тантал“.
До март 1918 г., преодолявайки Соди, Лизе Майтнер и Ото Хан откриха изотопа 231Лопата, който в кореспонденцията му получи кодовото име „абракадабра“. Всъщност този нов елемент генерира актиний чрез излъчване на алфа частици и получава името протактиний и от двете, което означава „роднина на актиния“. Тази номенклатура за елемент 91 в крайна сметка се припокрива с „brevius“ на Fajans и Göhring, тъй като полуживотът на 231Pa е на около 32 хиляди години.
Решени упражнения върху протактиний
Въпрос 1
Въпреки че е актинид, протактиният, символ Ра, има същата степен на окисление като ниобия и тантала (+5). Може би затова по време на откриването му е наречен "ека-тантал". В кое от следните съединения протактиният проявява горепосоченото състояние на окисление?
А) PaBr2
B) PaH3
В) PaCl4
Г) Па2О5
И баща
Резолюция:
Алтернатива Г
Халогени, при липса на атом в кислород във формулата имат заряд, равен на -1. Водородът има заряд, равен на +1. Кислородът има заряд -2. И така, изчислението на NOx на протактиний във всяко вещество се дава, както следва:
paBr2: x + 2(–1) = 0 → x = +2; толкова грешен отговор.
PaH3: x + 3(+1) = 0 → x + 3 = 0 → x = -3; толкова грешен отговор.
PaCl4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; толкова грешен отговор.
Лопата2О5: 2x + 5(–2) = 0 → 2x – 10 = 0 → x = +5; толкова правилен отговор.
PaI: x + (–1) = 0 → x – 1 = 0 → x = +1; толкова грешен отговор.
въпрос 2
Първоначално протактиният, елемент 91, се наричаше „бревиус“, символ Bv, тъй като първият му изотоп, 234, имаше около една минута полуживот. Какъв е полученият масов процент на "бревиалния" изотоп след пет минути от неговото приготвяне?
А) 50%
Б) 25%
В) 12,5%
Г) 6,25%
E) 3,125%
Резолюция:
Алтернатива Е
Времето на полуразпад се характеризира с времето, необходимо за намаляване наполовина на масата на радиоактивната проба. Ако времето на полуразпад е една минута, това означава, че всяка минута масата намалява наполовина.
Така за пет минути масата спадна от 25, същото като 1/32 от първоначалната маса. Така оставащата маса е 3,125%.
От Стефано Араухо Новаис
Учител по химия
източник: Бразилско училище - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/protactinio-pa.htm