O protaktinijum, simbol Pa, element je broj 91 od Periodni sustav elemenata. Rijedak i teško dostupan, malo je primjena ovog elementa. Međutim, poznato je da je njegovo najstabilnije oksidacijsko stanje +5, s kemijskim ponašanjem koje podsjeća na tantal i niobij. To je prvi element u nizu aktinoida koji ima elektrone u podrazini f.
Ovaj element ima supravodljivost na temperaturama ispod 1,4 K, uz 29 poznatih izotopa. Od njih su samo dva prirodna: onaj s masom 231 i onaj s masom 234. Većina protaktinija dobiva se iz nuklearnog otpada urana. Tata je otkriven kroz rad koji se odvijao 1910-ih.
Pročitajte također: Nobelij — još jedan element koji pripada skupini aktinoida
Sažetak o protaktiniju
Protaktinij je a metal koji pripada bloku f periodnog sustava.
U metalnom obliku je duktilan i savitljiv.
U otopini, njegov glavni NOx je +5, kao kod tantala i niobija.
Ima 29 poznatih izotopa, od kojih se samo dva nalaze u prirodi: mase 231 i 234.
Teško ga je nabaviti i izvući. Njegov glavni prirodni izvor je nuklearni otpad uran.
Gotovo da nema poznatih primjena protaktinija, iako se zna da je izuzetno opasan.
Svojstva protaktinija
Simbol: Lopata.
Atomski broj: 91.
Atomska masa: 231,03588 c.u.s.
Elektronegativnost: 1,5.
Točka spajanja: 1572°C.
Vrelište: 4000°C.
Gustoća: 15,37 g.cm-3 (izračunato).
Elektronička konfiguracija: [Rn] 7s2 5f2 6d1.
Kemijska serija: aktinidi, blok f, unutarnji prijelazni elementi.
Karakteristike protaktinija
protaktinij, atomski broj 91 i simbol Pa, jedan je od elemenata tzv aktinidi. iako element rijetke i teško dostupne, poznato je da je Pa, u svom metalnom obliku rastezljiv i savitljiv. Ne oksidira u dodiru sa zrakom na sobnoj temperaturi, što se mijenja s porastom temperature.
Njegovo glavno oksidacijsko stanje je +5, što je slično elementima tantal i niobij, na neki način, s obzirom na kemijsko ponašanje u vodenoj otopini. Protaktinij je također prvi u seriji aktinida koji ima a elektron u f podrazini (točnije 5f), s posrednim svojstvima između svojstava torij To je od uran.
je napadnut od strane klorovodična kiselina (8 mol. L-1), kiselina fluorovodična kiselina (12 mol. L-1) i sumporne kiseline (2,5 mol. L-1). Još uvijek u svojim reakcijskim aspektima, protaktinij može reagirati s O2, H2O ili CO2 na temperaturi između 300 i 500 °C, stvarajući oksid Pa2O5.
S amonijakom (NH3), protaktinij reagira u obliku PaN2, i s plinom vodik (H2), dolazi do stvaranja PaH3. Između halogeni, protaktinij reagira s jod (ja2) na temperaturi od oko 400 °C da nastane PaI5.
protaktinij akopostaje supravodič na temperaturi od 1,4 K. Osim toga, uvidjelo se da su takva svojstva posljedica 5f podrazine u njegovoj strukturi, što je pokazalo da bi Pa zapravo bio aktinid.
Poznato je 29 izotopa protaktinija, ističući samo izotope 231pa i 234Pa, koji su prirodni, i 233Pa, proizvedeno u nuklearni reaktori. Među ovima, onaj s najdužim Pola zivota i 231Pa, s 3,28 x 104 godine.
Gdje se može pronaći protaktinij?
U geološkom smislu, vrijeme poluraspada protaktinija (231Pa) je premalen. Stoga, svaki protaktinij koji se nalazi u prirodi dolazi od radioaktivnog raspada 235u.
Stvar je u tome da, iako je uran dobro raspoređen po cijeloj Zemljina kora (s prosječnim sadržajem od 2,7 ppm), samo 0,711% ove mase odgovara masi 235 izotopa urana. Na ovaj način procjenjuje se da prosječni sadržaj protaktinija je 8,7 x 10-7 ppm.
Dobivanje protaktinija
Ekstrakcija elementa 91 jedna je od najtežih iz prirodnih izvora.. Do tada se protaktinij nije proizvodio u većem opsegu jer nema komercijalnog interesa. Mjerljive količine ovog elementa općenito se dobivaju iz uranijski otpad.
Nadalje, klasične tehnike pročišćavanja, kao što su smole ionske izmjene, taloženje i kristalizacija, uz ekstrakciju otapalom i kromatografiju, mogu se koristiti za dobivanje produkta bogatijeg protaktinijem.
Godine 1959. i 1961. objavljeno je da je Uprava za atomsku energiju Velike Britanije u 12-godišnjem procesu izvukla koraka, 125 g 99,9% čistoće protaktinija iz 60 tona otpada, po cijeni od oko US$ 500.000.
Znati više: Antimon — element koji se smatra rijetkim i koristi se od davnina
Mjere opreza s protaktinijem
Protaktinij je vrlo opasno i otrovno. Zbog toga je potrebno usvojiti mjere opreza pri rukovanju poput plutonija. Procjenjuje se da protaktinij raspršen u zraku u obliku aerosola može biti do 250 milijuna puta toksičniji od cijanovodične kiseline pri istim koncentracijama.
Primjena protaktinija
Sva toksičnost protaktinija, dodana činjenici da je to element koji se teško ekstrahira, ograničava njegovu primjenu. Među nekoliko poznatih primjena, protaktinij je već korišten u scintilatori za detekciju rendgenskih zraka. Također je korišten za datiranje starih predmeta, kroz odnos 231lopata/235U.
povijest protaktinija
Mendeljejev je predvidio element 91 u praznom prostoru između torija i urana vašeg periodnog sustava. Nazvao ga je "eka-tantal", dajući mu približnu atomsku masu od 235 i predviđajući da će njegova kemijska svojstva biti slična onima niobija i tantala.
Međutim, Tek su 1913. Kasimir Fajans i njegov učenik Oswald Göhring identificirali element 91, na temelju eksperimenata i prethodnog rada Ernest Rutherford i Frederick Soddy.
Novi element, koji je zapravo bio 234mPa (metastabilni izomer protaktinija-234), dobio je naziv "brevius" (simbol Bv), zbog svog kratkog postojanja: samo jedna minuta poluživota.
U isto vrijeme, postojao je još jedan problem u to vrijeme: podrijetlo aktinijum (Ac), element 89. Već se znalo da Ac ne može biti primarni radioaktivni element, budući da mu je vrijeme poluraspada oko 30 godina, ali se nije znalo koji niz raspada ga je proizveo.
Odatle je Frederick Soddy predložio da bi element koji bi doveo do nastanka aktinija bio emiter alfa čestica, smješten u skupini 5 periodnog sustava, nakon tantala. Naziv "eka-tantal" tada je korišten za označavanje ovog elementa.
Sve do ožujka 1918., svladavši Soddyja, Lise Meitner i Otto Hahn otkrili su izotop 231Lopata, koji je u njegovoj korespondenciji dobio kodni naziv “abrakadabra”. Zapravo, ovaj novi element generirao je aktinij emisijom alfa čestica i od oba je dobio ime protaktinij, što znači "srodnik aktinija". Ova se nomenklatura za element 91 na kraju preklapala s Fajansovim i Göhringovim "breviusom", budući da je vrijeme poluraspada 231Pa je star oko 32 tisuće godina.
Riješene vježbe o protaktiniju
Pitanje 1
Iako je aktinid, protaktinij, simbol Pa, ima isto oksidacijsko stanje kao niobij i tantal (+5). Možda je zato, u vrijeme otkrića, nazvan "eka-tantal". U kojem od sljedećih spojeva protaktinij pokazuje gore navedeno oksidacijsko stanje?
A) PaBr2
B) PaH3
C) PaCl4
D) Pa2O5
I otac
rezolucija:
Alternativa D
Halogeni, u nedostatku atom u kisik u formuli imaju naboj jednak -1. Vodik ima naboj jednak +1. Kisik ima naboj -2. Dakle, izračun od NOx protaktinija u svakoj tvari daje se kako slijedi:
paBr2: x + 2(–1) = 0 → x = +2; pa krivi odgovor.
PaH3: x + 3(+1) = 0 → x + 3 = 0 → x = -3; pa krivi odgovor.
PaCl4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; pa krivi odgovor.
Lopata2O5: 2x + 5(–2) = 0 → 2x – 10 = 0 → x = +5; pa točan odgovor.
PaI: x + (–1) = 0 → x – 1 = 0 → x = +1; pa krivi odgovor.
pitanje 2
U početku je protaktinij, element 91, nazvan "brevius", simbol Bv, budući da je njegov prvi izotop, 234, imao oko jednu minutu poluživota. Koliki je rezultirajući maseni postotak "brevialnog" izotopa nakon pet minuta njegove pripreme?
A) 50%
B) 25%
C) 12,5%
D) 6,25%
E) 3,125%
rezolucija:
Alternativa E
Vrijeme poluraspada karakterizira vrijeme potrebno da se masa radioaktivnog uzorka prepolovi. Ako je vrijeme poluraspada jedna minuta, to znači da se svake minute masa smanjuje za pola.
Tako je u pet minuta masa pala sa 25, isto što i 1/32 početne mase. Dakle, preostala masa je 3,125%.
Autor Stefano Araújo Novais
Profesor kemije
Izvor: Brazilska škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/protactinio-pa.htm
