Ö Protaktinium, Symbol Pa, ist Element Nummer 91 der Periodensystem. Selten und schwer erhältlich, gibt es nur wenige Anwendungen dieses Elements. Es ist jedoch bekannt, dass seine stabilste Oxidationsstufe +5 ist, mit einem chemischen Verhalten, das Tantal und Niob ähnelt. Es ist das erste Element der Aktinidenreihe, das Elektronen auf der f-Unterebene hat.
Dieses Element hat bei Temperaturen unter 1,4 K Supraleitung, zusätzlich zu 29 bekannten Isotopen. Davon sind nur zwei natürlich: der mit der Masse 231 und der mit der Masse 234. Das meiste Protactinium wird aus nuklearem Uranabfall gewonnen. Pa wurde durch Arbeiten entdeckt, die in den 1910er Jahren stattfanden.
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Themen in diesem Artikel
- 1 - Zusammenfassung zu Protactinium
- 2 - Eigenschaften von Protactinium
- 3 - Eigenschaften von Protactinium
- 4 - Wo ist Protactinium zu finden?
- 5 - Gewinnung von Protactinium
- 6 - Vorsichtsmaßnahmen mit Protactinium
- 7 - Anwendungen von Protactinium
- 8 - Geschichte von Protactinium
- 9 - Gelöste Übungen zu Protactinium
Zusammenfassung zu Protactinium
Protaktinium ist ein Metall Zugehörigkeit zu Block f des Periodensystems.
In metallischer Form ist es duktil und formbar.
In Lösung ist sein Haupt-NOx +5, wie Tantal und Niob.
Es hat 29 bekannte Isotope, von denen nur zwei in der Natur vorkommen: Masse 231 und 234.
Es ist schwierig zu erhalten und zu extrahieren. Seine wichtigste natürliche Quelle ist nuklearer Uranabfall.
Es sind fast keine Anwendungen für Protactinium bekannt, obwohl es als äußerst gefährlich bekannt ist.
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Eigenschaften von Protactinium
Symbol: Schaufel.
Ordnungszahl: 91.
Atommasse: 231.03588 c.u.s.
Elektronegativität: 1,5.
Schmelzpunkt: 1572°C.
Siedepunkt: 4000 Grad.
Dichte: 15,37 g.cm-3 (berechnet).
Elektronische Konfiguration: [Rn] 7s2 5f2 6d1.
Chemische Reihe: Aktiniden, Block f, interne Übergangselemente.
Eigenschaften von Protactinium
das Protaktinium, Ordnungszahl 91 und Symbol Pa, ist eines der genannten Elemente Aktiniden. obwohl ein Element selten und schwer zu bekommen, ist bekannt, dass Pa in seiner metallischen Form ist duktil und formbar. Es oxidiert nicht in Kontakt mit Luft bei Raumtemperatur, die sich mit steigender Temperatur ändert.
Seine Hauptoxidationsstufe ist +5, was den Elementen ähnelt Tantal und Niobgewissermaßen in Bezug auf das chemische Verhalten in wässriger Lösung. Protactinium ist auch das erste in der Aktinidenreihe, das a Elektron in der f-Unterebene (genauer 5f), mit Zwischeneigenschaften zwischen denen von Thorium Es ist von Uran.
wird angegriffen von Salzsäure (8mol. L-1), Säure Flusssäure (12 mol. L-1) und Schwefelsäure (2,5 mol. L-1). Immer noch in Bezug auf seine reaktionären Aspekte kann Protactinium mit O reagieren2, H2O oder CO2 bei einer Temperatur zwischen 300 und 500 °C, wodurch das Oxid Pa entsteht2Ö5.
Mit Ammoniak (NH3) reagiert Protactinium zu PaN2, und mit dem Gas Wasserstoff (H2) kommt es zur Bildung von PaH3. Zwischen den Halogene, reagiert Protactinium mit Jod (ICH2) bei einer Temperatur von etwa 400 °C zu PaI5.
das Protaktinium wennwird bei einer Temperatur von 1,4 K zum Supraleiter. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass solche Eigenschaften eine Folge der 5f-Unterebene in seiner Struktur waren, was deutlich machte, dass Pa tatsächlich ein Aktinid sein würde.
29 Isotope sind bekannt von Protactinium, wobei nur die Isotope hervorgehoben werden 231Pa und 234Pa, die natürlich sind, und die 233Pa, hergestellt in Kernreaktoren. Darunter die mit der längsten Halbwertszeit und die 231Pa, mit 3,28 x 104 Jahre alt.
Wo ist Protactinium zu finden?
Geologisch gesehen ist die Halbwertszeit von Protactinium (231Pa) ist zu klein. Daher jedes in der Natur vorkommende Protactinium stammt aus dem radioaktiven Zerfall von 235u.
Der Punkt ist, dass, obwohl Uran überall gut verteilt ist Erdkruste (bei einem durchschnittlichen Gehalt von 2,7 ppm) entsprechen nur 0,711 % dieser Masse der Masse 235 des Isotops von Uran. Auf diese Weise wird geschätzt, dass der durchschnittliche Protactiniumgehalt beträgt 8,7 x 10-7 ppm.
Protactinium erhalten
Die Gewinnung von Element 91 ist eine der schwierigsten aus natürlichen Quellen.. Bis dahin wurde Protactinium nicht in großem Umfang hergestellt, da kein kommerzielles Interesse besteht. Es werden im Allgemeinen messbare Mengen dieses Elements erhalten Uran-Abfall.
Außerdem, klassische ReinigungstechnikenB. Ionenaustauscherharze, Präzipitation und Kristallisation, zusätzlich zu Lösungsmittelextraktion und Chromatographie, verwendet werden, um ein an Protactinium reicheres Produkt zu erhalten.
In den Jahren 1959 und 1961 wurde bekannt gegeben, dass die Atomic Energy Authority of Great Britain in einem Prozess von 12 Schritte, 125 g 99,9 % reines Protactinium aus 60 Tonnen Abfall zu einem Preis von etwa US$ 500.000.
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Vorsichtsmaßnahmen mit Protactinium
Das Protactinium ist sehr gefährlich und giftig. Dies macht eine Adoption erforderlich Plutonium-ähnliche Vorsichtsmaßnahmen beim Umgang. Es wird geschätzt, dass in der Luft verteiltes Protactinium in Form eines Aerosols bis zu 250 Millionen Mal toxischer sein kann als Blausäure in denselben Konzentrationen.
Anwendungen von Protactinium
Die ganze Toxizität von Protactinium, zusätzlich zu der Tatsache, dass es sich um ein schwer zu extrahierendes Element handelt, schränkt seine Anwendungen ein. Unter den wenigen bekannten Anwendungen wurde Protactinium bereits verwendet Szintillatoren für die Röntgendetektion. Es wurde auch für verwendet Datierung alter Gegenstände, durch die Beziehung 231Schaufel/235U.
Geschichte des Protactiniums
Mendelejew sagte das Element 91 im leeren Raum zwischen Thorium und Uran voraus Ihres Periodensystems. Er nannte es "Eka-Tantal", gab ihm eine ungefähre Atommasse von 235 und sagte voraus, dass seine chemischen Eigenschaften denen von Niob und Tantal nahe kommen würden.
Jedoch, Erst 1913 identifizierten Kasimir Fajans und sein Schüler Oswald Göhring das Element 91, basierend auf Experimenten und früheren Arbeiten von Ernst Rutherford und Frederick Soddy.
Das neue Element, das war eigentlich das 234mPa (ein metastabiles Isomer von Protactinium-234) erhielt wegen seiner kurzen Existenz den Namen „Brevius“ (Symbol Bv): nur eine Minute Halbwertszeit.
Gleichzeitig gab es damals ein weiteres Problem: die Herkunft der Aktinium (Ac), Element 89. Es war bereits bekannt, dass Ac nicht das primäre radioaktive Element sein kann, da seine Halbwertszeit etwa 30 Jahre beträgt, aber es war nicht bekannt, welche Zerfallsreihe es hervorgebracht hat.
Von da an schlug Frederick Soddy vor, dass das Element, aus dem Actinium entstehen würde, ein Alpha-Partikel-Emitter sein würde, der in Gruppe 5 des Periodensystems nach Tantal positioniert ist. Der Name „Eka-Tantalus“ wurde dann verwendet, um dieses Element zu bezeichnen.
Bis im März 1918, als er Soddy überwand, Lise Meitner und Otto Hahn entdeckten das Isotop 231Schaufel, der in seiner Korrespondenz den Codenamen „Abrakadabra“ erhielt. Tatsächlich erzeugte dieses neue Element Actinium durch Alphateilchenemission und erhielt von beiden den Namen Protactinium, was „Verwandter von Actinium“ bedeutet. Diese Nomenklatur für Element 91 überschnitt sich seit der Halbwertszeit von Fajans und Göhrings „Briefing“. 231Pa ist etwa 32.000 Jahre alt.
Gelöste Übungen zu Protactinium
Frage 1
Obwohl ein Actinid, Protactinium, Symbol Pa, die gleiche Oxidationsstufe wie Niob und Tantal (+5) hat. Vielleicht hieß es deshalb zum Zeitpunkt seiner Entdeckung „Eka-Tantal“. In welchen der folgenden Verbindungen weist Protactinium die oben genannte Oxidationsstufe auf?
A) PaBr2
B) PaH3
C) PaCl4
D) Pa2Ö5
Und Vater
Auflösung:
Alternative d
Halogene, in Abwesenheit von Atom in Sauerstoff in der Formel eine Ladung von -1 haben. Wasserstoff hat eine Ladung von +1. Sauerstoff hat eine Ladung von -2. Also die Berechnung von NOx Protactinium in jeder Substanz ist wie folgt angegeben:
paBr2: x + 2(–1) = 0 → x = +2; also falsche antwort.
PaH3: x + 3(+1) = 0 → x + 3 = 0 → x = -3; also falsche antwort.
PaCl4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; also falsche antwort.
Schaufel2Ö5: 2x + 5(–2) = 0 → 2x – 10 = 0 → x = +5; also richtige antwort.
PaI: x + (–1) = 0 → x – 1 = 0 → x = +1; also falsche antwort.
Frage 2
Ursprünglich wurde Protactinium, Element 91, „Brevius“ genannt, Symbol Bv, da sein erstes Isotop, 234, eine Halbwertszeit von etwa einer Minute hatte. Wie groß ist der resultierende Massenprozentsatz des „brevialen“ Isotops nach fünf Minuten seiner Herstellung?
A) 50 %
b) 25 %
c) 12,5 %
D) 6,25 %
E) 3,125 %
Auflösung:
Alternative E
Die Halbwertszeit ist durch die Zeit gekennzeichnet, die benötigt wird, bis sich die Masse der radioaktiven Probe halbiert hat. Wenn die Halbwertszeit eine Minute beträgt, bedeutet dies, dass die Masse jede Minute um die Hälfte abnimmt.
Somit fiel die Masse in fünf Minuten von 25, das gleiche wie 1/32 der Anfangsmasse. Somit beträgt die verbleibende Masse 3,125 %.
Von Stefano Araújo Novais
Chemielehrer
