O protaktiinium, sümbol Pa, on elemendi number 91 Perioodilisustabel. Harv ja raskesti kättesaadav, selle elemendi rakendusi on vähe. Siiski on teada, et selle kõige stabiilsem oksüdatsiooniaste on +5, mille keemiline käitumine sarnaneb tantaali ja nioobiumiga. See on aktiniidide seeria esimene element, millel on f-alatasemel elektronid.
Sellel elemendil on ülijuhtivus temperatuuril alla 1,4 K, lisaks 29 teadaolevale isotoobile. Neist ainult kaks on looduslikud: üks massiga 231 ja üks massiga 234. Enamik protaktiiniumi saadakse uraani tuumajäätmetest. Pa avastati 1910. aastatel toimunud töö kaudu.
Loe ka: Nobeelium — teine aktiniidide rühma kuuluv element
Kokkuvõte protaktiinumi kohta
Protactinium on a metallist kuuluvad perioodilise tabeli plokki f.
Metallilisel kujul on see plastiline ja tempermalmist.
Lahuses on selle peamine NOx +5, nagu tantaalil ja nioobiumil.
Sellel on 29 teadaolevat isotoopi, millest ainult kaks leidub looduses: mass 231 ja 234.
Seda on raske hankida ja ekstraheerida. Selle peamine looduslik allikas on uraani tuumajäätmed.
Protaktiiniumile pole peaaegu ühtegi teadaolevat rakendust, kuigi see on teadaolevalt äärmiselt ohtlik.
Protaktiinumi omadused
Sümbol: Labidas.
Aatomnumber: 91.
Aatommass: 231.03588 c.u.s.
Elektronegatiivsus: 1,5.
Liitmispunkt: 1572 °C.
Keemispunkt: 4000°C.
Tihedus: 15,37 g.cm-3 (arvutatud).
Elektrooniline konfiguratsioon: [Rn] 7s2 5f2 6d1.
Keemiline seeria: aktiniidid, plokk f, sisemised üleminekuelemendid.
Protaktiinumi omadused
protaktiinium, aatomnumber 91 ja sümbol Pa, on üks elementidest, mida nimetatakse aktiniidid. kuigi element haruldane ja raskesti kättesaadav, on teada, et Pa oma metallilisel kujul on plastiline ja tempermalmist. See ei oksüdeeru kokkupuutel õhuga toatemperatuuril, mis muutub temperatuuri tõustes.
Selle peamine oksüdatsiooniaste on +5, mis meenutab elemente tantaal ja nioobiumteatud viisil, pidades silmas keemilist käitumist vesilahuses. Protactinium on ka esimene aktiniidide seeriast, millel on a elektron f alamtasandil (täpsemalt 5f), mille omadused on vahepealsete omaduste vahel toorium See on pärit uraan.
ründab vesinikkloriidhape (8 mol. L-1), hape vesinikfluoriidhape (12 mol. L-1) ja väävelhape (2,5 mol. L-1). Ikka oma reaktsiooniliste aspektide osas võib protaktiinium reageerida O-ga2, H2O või CO2 temperatuuril 300–500 °C, tekitades oksiidi Pa2O5.
Ammoniaagiga (NH3), protaktiinium reageerib, moodustades PaN2ja gaasiga vesinik (H2), tekib PaH3. Vahel halogeenid, protaktiinium reageerib jood (I2) temperatuuril umbes 400 °C, moodustades PaI5.
protaktiinium kuimuutub ülijuhiks temperatuuril 1,4 K. Lisaks saadi aru, et sellised omadused tulenevad selle struktuuri 5f alamtasemest, mis tegi selgeks, et Pa on tegelikult aktiniid.
Teada on 29 isotoopi protaktiiniumi, tuues esile ainult isotoobid 231pa ja 234Pa, mis on loomulikud ja 233Pa, toodetud aastal tuumareaktorid. Nende hulgas see, millel on pikim pool elu ja 231Pa, 3,28 x 104 aastat vana.
Kust protaktiinumit leida?
Geoloogilises mõttes on protaktiinumi poolestusaeg (231Pa) on liiga väike. Seetõttu on kõik looduses leiduvad protaktiinumid pärineb radioaktiivsest lagunemisest 235u.
Asi on selles, et kuigi uraan on kogu piirkonnas hästi jaotunud Maakoor (keskmise sisaldusega 2,7 ppm) vastab ainult 0,711% sellest massist uraani isotoobile 235. Sel viisil on hinnanguliselt keskmine protaktiiniumi sisaldus on 8,7 x 10-7 ppm.
Protaktiinumi saamine
Elemendi 91 ekstraheerimine looduslikest allikatest on üks keerulisemaid.. Seni pole protaktiinumit massiliselt toodetud, kuna puudub äriline huvi. Selle elemendi mõõdetavad kogused saadakse tavaliselt uraani jäätmed.
Lisaks klassikaline puhastustehnikaProtaktiiniumi poolest rikkama toote saamiseks võib lisaks lahustiga ekstraheerimisele ja kromatograafiale kasutada ka sadestamist ja kristallimist, nagu ioonivahetusvaigud.
1959. ja 1961. aastal teatati, et Suurbritannia Aatomienergiaamet kaevandas 12-aastase protsessiga sammud, 125 g 99,9% puhast protaktiiniumi 60 tonnist jäätmetest, mille maksumus on umbes USA dollar 500.000.
Tea rohkem: Antimon – iidsetest aegadest haruldaseks peetud element
Ettevaatusabinõud Protactiniumi kasutamisel
Protaktiinum on väga ohtlik ja mürgine. Seetõttu on vaja lapsendada plutooniumilaadsed ettevaatusabinõud. Hinnanguliselt võib aerosooli kujul õhku dispergeerunud protaktiinium olla samades kontsentratsioonides kuni 250 miljonit korda toksilisem kui tsüaniidvesinikhape.
Protaktiinumi rakendused
Protaktiiniumi kogu mürgisus, millele lisandub asjaolu, et see on raskesti eraldatav element, piirab selle rakendusi. Väheste teadaolevate rakenduste hulgas on protaktiiniumi juba kasutatud stsintillaatorid röntgenikiirguse tuvastamiseks. Seda on kasutatud ka vanade esemete dateerimine, suhte kaudu 231Labidas/235U.
protaktiinumi ajalugu
Mendelejev ennustas tooriumi ja uraani vahelises vabas ruumis elementi 91 oma perioodilisest tabelist. Ta nimetas seda "eka-tantaaliks", andes selle ligikaudseks aatommassiks 235 ja ennustades, et selle keemilised omadused on lähedased nioobiumi ja tantaali omadele.
Kuid, Alles 1913. aastal tuvastasid Kasimir Fajans ja tema õpilane Oswald Göhring elemendi 91, mis põhineb katsetel ja varasematel töödel Ernest Rutherford ja Frederick Soddy.
Uus element, mis tegelikult oli 234 mPa (protaktiinium-234 metastabiilne isomeer) sai nime "brevius" (sümbol Bv) selle lühikese olemasolu tõttu: poolväärtusaeg on vaid üks minut.
Samal ajal oli tollal veel üks probleem: päritolu aktiinium (Ac), element 89. Juba varem oli teada, et Ac ei saanud olla esmane radioaktiivne element, kuna selle poolestusaeg oli umbes 30 aastat, kuid polnud teada, milline lagunemisseeria selle tekitas.
Sealt pakkus Frederick Soddy, et element, mis tekitab aktiiniumi, oleks alfaosakeste emitter, mis paikneb perioodilise tabeli 5. rühmas pärast tantaali. Seejärel kasutati selle elemendi tähistamiseks nimetust "eka-tantalus".
Kuni märtsis 1918, ületades Soddy, Lise Meitner ja Otto Hahn avastasid isotoobi 231Labidas, mis sai oma kirjavahetuses koodnime “abrakadabra”. Tegelikult tekitas see uus element alfaosakeste emissiooni teel aktiiniumi ja sai mõlema nimetuse protaktiinumi, mis tähendab "aktiiniumi sugulast". See elemendi 91 nomenklatuur kattus Fajansi ja Göhringi "breviusega", kuna poolväärtusaeg 231Pa on umbes 32 tuhat aastat vana.
Lahendati harjutusi protaktiinumil
küsimus 1
Kuigi aktiniidil, protaktiiniumil, sümbolil Pa, on sama oksüdatsiooniaste kui nioobiumil ja tantaalil (+5). Võib-olla sellepärast nimetati seda selle avastamise ajal "eka-tantaaliks". Millistes järgmistest ühenditest on protaktiiniumil ülalmainitud oksüdatsiooniaste?
A) PaBr2
B) PaH3
C) PaCl4
D) Pa2O5
Ja isa
Resolutsioon:
Alternatiiv D
Halogeenid, nende puudumisel aatom sisse hapnikku valemis on laeng võrdne -1. Vesiniku laeng on +1. Hapniku laeng on -2. Niisiis, arvutamine NOx protaktiiniumi sisaldus igas aines on esitatud järgmiselt:
paBr2: x + 2(–1) = 0 → x = +2; nii vale vastus.
PaH3: x + 3(+1) = 0 → x + 3 = 0 → x = -3; nii vale vastus.
PaCl4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; nii vale vastus.
Labidas2O5: 2x + 5(–2) = 0 → 2x – 10 = 0 → x = +5; nii õige vastus.
PaI: x + (–1) = 0 → x – 1 = 0 → x = +1; nii vale vastus.
küsimus 2
Algselt nimetati protaktiiniumi, elementi 91, "brevius", sümbol Bv, kuna selle esimese isotoobi 234 poolestusaeg oli umbes üks minut. Kui suur on "lühikese" isotoobi massiprotsent pärast selle valmistamist viis minutit?
A) 50%
B) 25%
C) 12,5%
D) 6,25%
E) 3,125%
Resolutsioon:
Alternatiiv E
Poolväärtusaega iseloomustab aeg, mis kulub radioaktiivse proovi massi poole võrra. Kui poolväärtusaeg on üks minut, tähendab see, et iga minutiga väheneb mass poole võrra.
Seega langes mass viie minutiga 2-lt5, sama kui 1/32 algmassist. Seega on järelejäänud mass 3,125%.
Autor Stefano Araújo Novais
Keemia õpetaja
Allikas: Brasiilia kool - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/protactinio-pa.htm