O protactinium, symboli Pa, on elementin numero 91 Jaksollinen järjestelmä. Harvinainen ja vaikea saada, tälle elementille on vain vähän sovelluksia. Tiedetään kuitenkin, että sen stabiilin hapetusaste on +5, ja sen kemiallinen käyttäytyminen muistuttaa tantaalia ja niobiumia. Se on ensimmäinen elementti aktinidisarjasta, jossa on elektroneja f-alatasolla.
Tällä elementillä on suprajohtavuus alle 1,4 K lämpötiloissa 29 tunnetun isotoopin lisäksi. Näistä vain kaksi on luonnollista: massa 231 ja massa 234. Suurin osa protaktiinista saadaan uraanin ydinjätteestä. Isä löydettiin 1910-luvulla tehdyn työn kautta.
Lue myös: Nobelium - toinen aktinidiryhmään kuuluva alkuaine
Tämän artikkelin aiheita
- 1 - Yhteenveto protactiniumista
- 2 - Protaktiniumin ominaisuudet
- 3 - Protaktiniumin ominaisuudet
- 4 - Mistä protactinium löytyy?
- 5 - Protaktiinin saaminen
- 6 - Protaktiniumin varotoimet
- 7 - Protaktiniumsovellukset
- 8 - Protaktiniumin historia
- 9 - Ratkaistiin harjoituksia protactiniumilla
Yhteenveto protactiniumista
Protactinium on a metalli- kuuluvat jaksollisen järjestelmän lohkoon f.
Metallisessa muodossa se on taipuisa ja muokattava.
Liuoksessa sen pääNOx on +5, kuten tantaali ja niobiumin.
Sillä on 29 tunnettua isotooppia, joista vain kaksi löytyy luonnosta: massa 231 ja 234.
Sitä on vaikea saada ja purkaa. Sen tärkein luonnollinen lähde on uraaniydinjäte.
Protaktiniumille ei ole juurikaan tunnettuja sovelluksia, vaikka sen tiedetään olevan erittäin vaarallinen.
Älä nyt lopeta... Mainoksen jälkeen on muutakin ;)
Protactiniumin ominaisuudet
Symboli: Lapio.
Atominumero: 91.
Atomimassa: 231.03588 c.u.s.
Elektronegatiivisuus: 1,5.
Fuusiopiste: 1572 °C.
Kiehumispiste: 4000 °C.
Tiheys: 15,37 g.cm-3 (laskettu).
Sähköinen konfigurointi: [Rn] 7s2 5f2 6d1.
Kemiallinen sarja: aktinidit, lohko f, sisäiset siirtymäelementit.
Protaktiniumin ominaisuudet
protactinium, atominumero 91 ja symboli Pa, on yksi elementeistä, joita kutsutaan aktinidit. vaikka elementti harvinainen ja vaikea saada, tiedetään, että Pa metallisessa muodossaan on taipuisa ja muokattava. Se ei hapetu joutuessaan kosketuksiin ilman kanssa huoneenlämpötilassa, joka muuttuu lämpötilan noustessa.
Sen päähapetusaste on +5, joka muistuttaa alkuaineita tantaali ja niobium, tavallaan, mitä tulee kemialliseen käyttäytymiseen vesiliuoksessa. Protactinium on myös ensimmäinen aktinidisarjassa, jolla on a elektroni f-alatasolla (tarkemmin 5f), joiden ominaisuudet ovat välissä torium Se on lähtöisin uraani.
hyökkää suolahappo (8 mol. L-1), happoa fluorivetyhappo (12 mol. L-1) ja rikkihappo (2,5 mol. L-1). Edelleen reaktionäkökohdistaan protactinium voi reagoida O: n kanssa2, H2O tai CO2 lämpötilassa 300-500 °C, jolloin muodostuu oksidi Pa2O5.
Ammoniakin kanssa (NH3), protactinium reagoi muodostaen PaN2ja kaasulla vety (H2), tapahtuu PaH: n muodostumista3. Välissä halogeenit, protactinium reagoi jodi (I2) noin 400 °C: n lämpötilassa PaI: n muodostamiseksi5.
protactinium josmuuttuu suprajohteeksi 1,4 K: n lämpötilassa. Lisäksi havaittiin, että tällaiset ominaisuudet olivat seurausta sen rakenteen 5f-alatasosta, mikä teki selväksi, että Pa olisi itse asiassa aktinidi.
Tunnetaan 29 isotooppia protaktiiniumia korostaen vain isotoopit 231pa ja 234Pa, jotka ovat luonnollisia, ja 233Pa, valmistettu v ydinreaktorit. Näistä se, jolla on pisin puolikas elämä ja 231Pa, 3,28 x 104 vuotta vanha.
Mistä protactiniumia löytyy?
Geologisesti protactiniumin puoliintumisaika (231Pa) on liian pieni. Siksi kaikki luonnossa esiintyvät protaktiinumit tulee radioaktiivisesta hajoamisesta 235u.
Asia on siinä, että vaikka uraani on hyvin jakautunut koko alueelle Maankuori (keskimääräisellä pitoisuudella 2,7 ppm) vain 0,711 % tästä massasta vastaa uraanin massan 235 isotooppia. Tällä tavalla on arvioitu, että keskimääräinen protaktiinumipitoisuus on 8,7 x 10-7 ppm.
Protaktiniumin saaminen
Alkuaineen 91 uuttaminen on yksi vaikeimmista luonnollisista lähteistä.. Siihen asti protaktiiniumia ei ole tuotettu suuressa mittakaavassa, koska kaupallista kiinnostusta ei ole. Mitattavissa olevat määrät tätä alkuainetta saadaan yleensä uraanijätteet.
Lisäksi, klassisia puhdistustekniikoitaProtaktiinumia sisältävän tuotteen saamiseksi voidaan käyttää liuotinuuton ja kromatografian lisäksi saostusta ja kiteyttämistä, kuten ioninvaihtohartseja.
Vuosina 1959 ja 1961 ilmoitettiin, että Ison-Britannian atomienergiaviranomainen louhi 12 vaiheet, 125 g 99,9 % puhdasta protaktiiniumia 60 tonnista jätettä, hintaan noin US$ 500.000.
Tietää enemmän: Antimoni - elementti, jota on pidetty harvinaisena käytettynä muinaisista ajoista lähtien
Varotoimet Protactiniumin kanssa
Protaktinium on erittäin vaarallinen ja myrkyllinen. Tämä tekee tarpeelliseksi adoptoida plutoniumin kaltaisia käsittelyä koskevia varotoimia. On arvioitu, että ilmaan aerosolin muodossa levinnyt protaktiinumi voi olla jopa 250 miljoonaa kertaa myrkyllisempää kuin syaanivetyhappo samoissa pitoisuuksissa.
Protaktiniumin sovellukset
Protaktiniumin kaikki myrkyllisyys, lisättynä siihen, että se on vaikeasti erotettavissa oleva alkuaine, rajoittaa sen sovelluksia. Harvoista tunnetuista sovelluksista protactiniumia on jo käytetty tuikeaineet röntgensäteiden havaitsemiseen. Sitä on käytetty myös mm vanhojen esineiden päivämäärä, suhteen kautta 231Lapio/235U.
protactiniumin historia
Mendelejev ennusti alkuaineen 91 tyhjään tilaan toriumin ja uraanin välissä jaksollisesta taulukostasi. Hän kutsui sitä "eka-tantaaliksi", antaen sen likimääräiseksi atomimassaksi 235 ja ennusti, että sen kemialliset ominaisuudet olisivat lähellä niobiumin ja tantaalin kemiallisia ominaisuuksia.
Kuitenkin, Kasimir Fajans ja hänen oppilaansa Oswald Göhring tunnistivat elementin 91 vasta 1913., perustuu kokeisiin ja aikaisempaan työhön Ernest Rutherford ja Frederick Soddy.
Uusi elementti, joka itse asiassa oli 234 mPa (protactinium-234:n metastabiili isomeeri) sai nimen "brevius" (symboli Bv), koska sen olemassaolo on lyhyt: puoliintumisaika vain yksi minuutti.
Samaan aikaan oli toinen ongelma: alkuperä aktinium (Ac), elementti 89. Jo tiedettiin, että Ac ei voinut olla ensisijainen radioaktiivinen alkuaine, koska sen puoliintumisaika oli noin 30 vuotta, mutta ei tiedetty, mikä hajoamissarja sen tuotti.
Sieltä Frederick Soddy ehdotti, että alkuaine, joka synnyttäisi aktiniumia, olisi alfahiukkasten emitteri, joka sijoittuisi jaksollisen järjestelmän ryhmään 5 tantaalin jälkeen. Nimeä "eka-tantalus" käytettiin sitten kuvaamaan tätä elementtiä.
Kunnes maaliskuussa 1918 voitti Soddyn, Lise Meitner ja Otto Hahn löysivät isotoopin 231Lapio, joka sai kirjeenvaihdossaan koodinimen "abrakadabra". Itse asiassa tämä uusi alkuaine synnytti aktiniumia alfahiukkasten emissiolla ja sai nimen protactinium molemmista, mikä tarkoittaa "aktiinumia". Tämä elementin 91 nimistö päätyi päällekkäin Fajansin ja Göhringin "lyhenteen" kanssa, koska 231Isä on noin 32 tuhatta vuotta vanha.
Ratkaistiin harjoituksia protactiniumilla
Kysymys 1
Vaikka aktinidilla, protaktiinilla, symbolilla Pa, on sama hapetusaste kuin niobiumilla ja tantaalilla (+5). Ehkä siksi sitä kutsuttiin löydettäessä "eka-tantaaliksi". Missä seuraavista yhdisteistä protaktiniumilla on edellä mainittu hapetustila?
A) PaBr2
B) PaH3
C) PaCl4
D) Pa2O5
Ja isä
Resoluutio:
Vaihtoehto D
Halogeenit, jos niitä ei ole atomi sisään happi kaavassa on varaus yhtä suuri kuin -1. Vedyn varaus on +1. Hapen varaus on -2. Joten laskelma NOx Protaktiinin pitoisuus kussakin aineessa on annettu seuraavasti:
paBr2: x + 2(–1) = 0 → x = +2; niin väärä vastaus.
PaH3: x + 3(+1) = 0 → x + 3 = 0 → x = -3; niin väärä vastaus.
PaCl4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; niin väärä vastaus.
Lapio2O5: 2x + 5(–2) = 0 → 2x – 10 = 0 → x = +5; niin oikea vastaus.
PaI: x + (–1) = 0 → x – 1 = 0 → x = +1; niin väärä vastaus.
kysymys 2
Aluksi protaktiiniumia, alkuainetta 91, kutsuttiin "breviukseksi", symboliksi Bv, koska sen ensimmäisellä isotoopilla, 234, oli puoliintumisaika noin minuutti. Mikä on tuloksena olevan "lyhyen" isotoopin massaprosentti viiden minuutin valmistuksen jälkeen?
A) 50 %
B) 25 %
C) 12,5 %
D) 6,25 %
E) 3,125 %
Resoluutio:
Vaihtoehto E
Puoliintumisaika on ominaista aika, joka tarvitaan radioaktiivisen näytteen massan puolittumiseen. Jos puoliintumisaika on yksi minuutti, se tarkoittaa, että joka minuutti massa putoaa puoleen.
Siten massa putosi viidessä minuutissa 2:sta5, sama kuin 1/32 alkuperäisestä massasta. Siten jäljelle jäävä massa on 3,125 %.
Kirjailija: Stefano Araújo Novais
Kemian opettaja