Ó protaktinium, symbol Pa, je prvkem číslo 91 Periodická tabulka. Vzácný a obtížně dostupný, existuje jen málo aplikací tohoto prvku. Je však známo, že jeho nejstabilnější oxidační stav je +5, s chemickým chováním, které se podobá tantalu a niobu. Je to první prvek aktinidové řady, který má elektrony v podúrovni f.
Tento prvek má supravodivost při teplotách pod 1,4 K, kromě 29 známých izotopů. Pouze dva z nich jsou přirozené: ten s hmotností 231 a ten s hmotností 234. Většina protaktinia se získává z uranového jaderného odpadu. Pa byl objeven díky práci, která proběhla v 1910.
Přečtěte si také: Nobelium — další prvek patřící do skupiny aktinidů
Témata v tomto článku
- 1 - Souhrn o protaktiniu
- 2 - Vlastnosti protaktinia
- 3 - Charakteristika protaktinia
- 4 - Kde lze protaktinium nalézt?
- 5 - Získání protaktinia
- 6 - Opatření s protaktiniem
- 7 - Aplikace protaktinia
- 8 - Historie protaktinia
- 9 - Řešené cvičení na protaktinium
Shrnutí o protaktiniu
Protaktinium je a kov patřící do bloku f periodické tabulky.
V kovové formě je tažný a kujný.
V roztoku je jeho hlavní NOx +5, jako je tantal a niob.
Má 29 známých izotopů, z nichž pouze dva se nacházejí v přírodě: hmotnost 231 a 234.
Je obtížné jej získat a získat. Jeho hlavním přírodním zdrojem je uranový jaderný odpad.
Nejsou známy téměř žádné aplikace pro protaktinium, i když je známo, že je extrémně nebezpečné.
Nepřestávej teď... Po reklamě je toho víc ;)
Vlastnosti protaktinia
Symbol: Lopata.
Protonové číslo: 91.
Atomová hmotnost: 231,03588 c.u.s.
Elektronegativita: 1,5.
Fúzní bod: 1572 °C.
Bod varu: 4000 °C.
Hustota: 15,37 g.cm-3 (vypočteno).
Elektronická konfigurace: [Rn] 7s2 5f2 6d1.
Chemická řada: aktinidy, blok f, vnitřní přechodové prvky.
Charakteristika protaktinia
protaktinium, protonové číslo 91 a symbol Pa, je jedním z prvků tzv aktinidy. i když prvek vzácné a těžko dostupné, je známo, že Pa ve své kovové formě je tažný a kujný. Neoxiduje při styku se vzduchem při pokojové teplotě, která se s rostoucí teplotou mění.
Jeho hlavní oxidační stav je +5, což se podobá prvkům tantalu a nioburčitým způsobem s ohledem na chemické chování ve vodném roztoku. Protaktinium je také první z řady aktinidů, které má a elektron v podúrovni f (konkrétněji 5f), s mezilehlými vlastnostmi mezi těmi thorium Je to od uran.
je napaden kyselina chlorovodíková (8 mol. L-1), kyselina kyselina fluorovodíková (12 mol. L-1) a kyselina sírová (2,5 mol. L-1). Stále na svých reakčních aspektech může protaktinium reagovat s O2, H2O nebo CO2 při teplotě mezi 300 a 500 °C za vzniku oxidu Pa2Ó5.
S amoniakem (NH3), protaktinium reaguje za vzniku PaN2a s plynem vodík (H2), dochází k tvorbě PaH3. Mezi halogeny, protaktinium reaguje s jód (I2) při teplotě asi 400 °C za vzniku PaI5.
protaktinium -lise při teplotě 1,4 K stává supravodičem. Kromě toho bylo zjištěno, že takové vlastnosti byly důsledkem podúrovně 5f v její struktuře, což ukázalo, že Pa bude ve skutečnosti aktinid.
Je známo 29 izotopů protaktinia, zvýraznění pouze izotopů 231pa a 234Pa, které jsou přirozené, a 233Pa, vyrobeno v jaderné reaktory. Mezi nimi ten s nejdelší poločas rozpadu a 231Pa, s 3,28 x 104 let starý.
Kde lze protaktinium nalézt?
Z geologického hlediska je poločas protaktinia (231Pa) je příliš malý. Proto jakékoli a veškeré protaktinium nalezené v přírodě pochází z radioaktivního rozpadu 235u.
Jde o to, že i když je uran dobře distribuován v celém zemská kůra (s průměrným obsahem 2,7 ppm), pouze 0,711 % této hmoty odpovídá hmotnostnímu 235 izotopu uranu. Tímto způsobem se odhaduje, že průměrný obsah protaktinia je 8,7 x 10-7 ppm.
Získání protaktinia
Extrakce prvku 91 je jednou z nejobtížnějších přes přírodní zdroje.. Do té doby se protaktinium nevyrábělo ve velkém, protože o něj není komerční zájem. Měřitelná množství tohoto prvku se obecně získávají z uranový odpad.
dále klasické techniky čištěníK získání produktu bohatšího na protaktinium lze kromě extrakce rozpouštědlem a chromatografie použít srážení a krystalizaci, jako jsou iontoměničové pryskyřice.
V letech 1959 a 1961 bylo oznámeno, že Úřad pro atomovou energii Velké Británie vytěžil v procesu 12 kroků, 125 g 99,9% čistého protaktinia z 60 tun odpadu, za cenu přibližně USD 500.000.
Vědět více: Antimon — prvek považovaný za vzácný používaný od starověku
Preventivní opatření s Protactinium
Protaktinium je velmi nebezpečné a toxické. To vyžaduje přijetí preventivní opatření při manipulaci podobná plutoniu. Odhaduje se, že protaktinium rozptýlené ve vzduchu ve formě aerosolu může být při stejných koncentracích až 250 milionkrát toxičtější než kyselina kyanovodíková.
Aplikace protaktinia
Veškerá toxicita protaktinia, přidaná ke skutečnosti, že jde o prvek, který je obtížné extrahovat, omezuje jeho použití. Mezi několika málo známými aplikacemi již bylo použito protaktinium scintilátory pro detekci rentgenového záření. Byl také použit pro datování starých předmětů, prostřednictvím vztahu 231Lopata/235U.
anamnéza protaktinia
Mendělejev předpověděl prvek 91 v prázdném prostoru mezi thoriem a uranem vaší periodické tabulky. Nazval jej „eka-tantal“, přičemž mu dal přibližnou atomovou hmotnost 235 a předpověděl, že jeho chemické vlastnosti budou blízké vlastnostem niobu a tantalu.
Nicméně, Teprve v roce 1913 Kasimir Fajans a jeho student Oswald Göhring identifikovali prvek 91, na základě experimentů a předchozí práce od Ernest Rutherford a Frederick Soddy.
Nový prvek, který byl ve skutečnosti 234 mPa (metastabilní izomer protaktinia-234) dostal jméno „brevius“ (symbol Bv) kvůli své krátké existenci: pouze jedna minuta poločasu.
Zároveň se v té době vyskytoval další problém: původ aktinium (Ac), prvek 89. Již bylo známo, že Ac nemůže být primárním radioaktivním prvkem, protože jeho poločas rozpadu byl asi 30 let, ale nebylo známo, která rozpadová řada jej vytvořila.
Odtud Frederick Soddy navrhl, že prvkem, který by dal vzniknout aktiniu, by byl emitor částic alfa, umístěný ve skupině 5 periodické tabulky, po tantalu. K označení tohoto prvku byl pak použit název „eka-tantalus“.
Až do března 1918, kdy překonal Soddyho, Lise Meitner a Otto Hahn objevili izotop 231Lopata, který ve své korespondenci obdržel kódové označení „abracadabra“. Ve skutečnosti tento nový prvek generoval aktinium emisí alfa částic a od obou získal název protaktinium, což znamená „příbuzný aktinia“. Toto názvosloví pro prvek 91 se nakonec překrývalo s Fajansovou a Göhringovou „stručností“, protože poločas rozpadu 231Pa je starý asi 32 tisíc let.
Řešené cviky na protaktinium
Otázka 1
Ačkoli aktinid, protaktinium, symbol Pa, má stejný oxidační stav jako niob a tantal (+5). Snad proto se mu v době svého objevu říkalo „eka-tantal“. Ve které z následujících sloučenin vykazuje protaktinium výše uvedený oxidační stav?
A) PaBr2
B) PaH3
C) PaCl4
D) Pa2Ó5
A otec
Rozlišení:
Alternativa D
Halogeny, v nepřítomnosti atom v kyslík ve vzorci mají náboj rovný -1. Vodík má náboj rovný +1. Kyslík má náboj -2. Takže výpočet NOx protaktinia v každé látce se udává takto:
paBr2: x + 2(–1) = 0 → x = +2; tak špatná odpověď.
PaH3: x + 3 (+1) = 0 → x + 3 = 0 → x = -3; tak špatná odpověď.
PaCl4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; tak špatná odpověď.
Lopata2Ó5: 2x + 5(–2) = 0 → 2x – 10 = 0 → x = +5; takže správná odpověď.
PaI: x + (–1) = 0 → x – 1 = 0 → x = +1; tak špatná odpověď.
otázka 2
Zpočátku se protaktinium, prvek 91, nazývalo „brevius“, symbol Bv, protože jeho první izotop, 234, měl asi minutu poločasu. Jaké je výsledné hmotnostní procento „breviálního“ izotopu po pěti minutách jeho přípravy?
A) 50 %
B) 25 %
C) 12,5 %
D) 6,25 %
E) 3,125 %
Rozlišení:
Alternativa E
Poločas rozpadu je charakterizován dobou potřebnou k tomu, aby se hmotnost radioaktivního vzorku snížila na polovinu. Pokud je poločas rozpadu jedna minuta, znamená to, že každou minutu hmotnost klesne na polovinu.
Za pět minut tedy hmotnost klesla ze 25, stejně jako 1/32 počáteční hmoty. Zbývající hmotnost je tedy 3,125 %.
Autor: Stefano Araújo Novais
Učitel chemie
