O protactinium, Pa szimbólum, a 91. számú eleme Periódusos táblázat. Ritka és nehezen beszerezhető, kevés alkalmazása van ennek az elemnek. Ismeretes azonban, hogy a legstabilabb oxidációs állapota +5, kémiai viselkedése a tantálhoz és a nióbiumhoz hasonlít. Ez az első elem az aktinidák sorozatában, amely elektronokat tartalmaz az f alszinten.
Ez az elem szupravezető képességgel rendelkezik 1,4 K alatti hőmérsékleten, 29 ismert izotóp mellett. Ezek közül csak kettő természetes: a 231 tömegű és a 234 tömegű. A legtöbb protaktinumot uránnukleáris hulladékból nyerik. Pa-t az 1910-es években végzett munka során fedezték fel.
Olvasd el te is: Nobélium - egy másik elem, amely az aktinidák csoportjába tartozik
Összefoglaló a protactiniumról
A Protactinium a fém a periódusos rendszer f blokkjába tartozó.
Fémes formában képlékeny és képlékeny.
Oldatban fő NOx-értéke +5, mint a tantál és a nióbium.
29 ismert izotópja van, amelyek közül csak kettő található a természetben: a 231-es és a 234-es tömegű.
Nehéz megszerezni és kivonni. Fő természetes forrása az urán atomhulladék.
A protactiniumnak szinte nem ismertek alkalmazásai, bár köztudott, hogy rendkívül veszélyes.
Protactinium tulajdonságai
Szimbólum: Lapát.
Atomszám: 91.
Atomtömeg: 231.03588 c.u.s.
Elektronegativitás: 1,5.
Fúziós pont: 1572 °C.
Forráspont: 4000°C.
Sűrűség: 15,37 g.cm-3 (számított).
Elektronikus konfiguráció: [Rn] 7s2 5f2 6d1.
Kémiai sorozat: aktinidák, f blokk, belső átmeneti elemek.
A protactinium jellemzői
a protactinium, atomszám 91 és a Pa szimbólum az úgynevezett elemek egyike aktinidák. bár egy elem ritka és nehezen beszerezhető, köztudott, hogy a Pa fémes formájában az képlékeny és képlékeny. Szobahőmérsékleten levegővel érintkezve nem oxidálódik, ami a hőmérséklet emelkedésével változik.
Fő oxidációs állapota +5, ami az elemekre hasonlít tantál és nióbium, bizonyos módon, tekintettel a vizes oldat kémiai viselkedésére. A Protactinium az aktinidák sorozatában is az első, amely a elektron az f alszinten (pontosabban 5f), köztes tulajdonságokkal a tórium Ból van uránium.
által támadják meg sósav (8 mol. L-1), sav hidrogén-fluorsav (12 mol L-1) és kénsav (2,5 mol L-1). Reakciós vonatkozásai ellenére a protactinium reagálhat O-val2, H2O vagy CO2 300 és 500 °C közötti hőmérsékleten, Pa oxid keletkezik2O5.
Ammóniával (NH3), a protactinium reakcióba lép, és PaN keletkezik2, és a gázzal hidrogén (H2), ott a PaH képződése3. Között halogének, a protactinium reakcióba lép jód (ÉN2) körülbelül 400 °C hőmérsékleten PaI képződéséhez5.
a protactinium ha1,4 K hőmérsékleten szupravezetővé válik. Ezenkívül felismerték, hogy ezek a tulajdonságok a szerkezetének 5f alszintjének a következményei, ami nyilvánvalóvá tette, hogy a Pa valójában egy aktinida.
29 izotóp ismert protactiniumból, csak az izotópokat emelve ki 231pa és 234Pa, amelyek természetesek, és a 233Pa, előállítása: atomreaktorok. Ezek közül a leghosszabb fél élet és a 231Pa, 3,28 x 104 éves.
Hol található a protactinium?
Geológiai értelemben a protactinium felezési ideje (231Pa) túl kicsi. Ezért minden, a természetben megtalálható protactinium radioaktív bomlásából származik 235u.
A lényeg az, hogy bár az urán jól eloszlik az egész földkéreg (2,7 ppm átlagos tartalommal) ennek a tömegnek csak 0,711%-a felel meg az urán 235 tömegű izotópjának. Ily módon a becslések szerint az átlagos protactinium tartalom 8,7 x 10-7 ppm.
Protaktinium megszerzése
A 91-es elem kinyerése az egyik legnehezebb természetes forrásból.. Addig a protaktinumot nem gyártották nagy mennyiségben, mivel nincs kereskedelmi érdek. Ennek az elemnek a mérhető mennyiségét általában a következőkből nyerik uránhulladék.
Továbbá, klasszikus tisztítási technikákioncserélő gyanták, kicsapás és kristályosítás, az oldószeres extrakció és kromatográfia mellett protaktiniumban gazdagabb terméket kaphatunk.
1959-ben és 1961-ben bejelentették, hogy a Nagy-Britannia Atomenergia Hatósága 12 éves folyamatban kitermelte a lépésben, 125 g 99,9%-os tisztaságú protactinium 60 tonna hulladékból, körülbelül US$ áron 500.000.
Többet tud: Antimon – az ősidők óta ritkanak tartott elem
Óvintézkedések a Protactiniummal kapcsolatban
A protactinium az nagyon veszélyes és mérgező. Ez szükségessé teszi az örökbefogadást plutónium-szerű kezelési óvintézkedések. Becslések szerint az aeroszol formájában a levegőben diszpergált protaktinium akár 250 milliószor is mérgezőbb lehet, mint a hidrogén-ciánsav azonos koncentrációban.
A protactinium alkalmazásai
A protactinium összes toxicitása, hozzátéve, hogy nehezen kinyerhető elem, korlátozza alkalmazását. A kevés ismert alkalmazás közül a protactiniumot már alkalmazták szcintillátorok röntgensugaras kimutatáshoz. Arra is használták régi tárgyak keltezése, a kapcsolaton keresztül 231Lapát/235U.
a protactinium története
Mengyelejev megjósolta a 91-es elemet a tórium és az urán közötti üres térben periódusos rendszeréből. "eka-tantálnak" nevezte, hozzávetőleges atomtömege 235, és azt jósolta, hogy kémiai tulajdonságai közel állnak a nióbium és a tantál tulajdonságaihoz.
Azonban, Kasimir Fajans és tanítványa, Oswald Göhring csak 1913-ban azonosították a 91-es elemet., kísérletei és korábbi munkái alapján Ernest Rutherford és Frederick Soddy.
Az új elem, ami valójában a 234 mA Pa (a protactinium-234 metastabil izomerje) a „brevius” (Bv szimbólum) nevet kapta rövid fennállása miatt: csak egy perc felezési ideje.
Ugyanakkor volt egy másik probléma is akkoriban: az eredete a aktínium (Ac), 89. elem. Azt már korábban is lehetett tudni, hogy az Ac nem lehet az elsődleges radioaktív elem, hiszen felezési ideje körülbelül 30 év volt, de azt nem lehetett tudni, hogy melyik bomlási sorozatból származik.
Innentől kezdve Frederick Soddy azt javasolta, hogy az aktínumot előidéző elem egy alfa-részecske-kibocsátó, amely a periódusos rendszer 5. csoportjában helyezkedik el, a tantál után. Ezután az „eka-tantalus” nevet használták ennek az elemnek a megjelölésére.
Egészen 1918 márciusáig, Soddyt legyőzve, Lise Meitner és Otto Hahn fedezték fel az izotópot 231Lapát, amely levelezésében az „abrakadabra” kódnevet kapta. Valójában ez az új elem alfa-részecske-kibocsátással aktíniumot generált, és mindkettőtől kapta a protactinium nevet, ami azt jelenti, hogy „az aktinium rokona”. Ez a 91-es elem nómenklatúrája végül átfedésbe került Fajans és Göhring „breviusával”, mivel a felezési idő 231Apa körülbelül 32 ezer éves.
Gyakorlatokat megoldott a protactiniumon
1. kérdés
Bár egy aktinidának, a protaktiniumnak, a Pa szimbólumnak, ugyanolyan oxidációs állapota van, mint a nióbiumnak és a tantálnak (+5). Talán ezért is nevezték felfedezésének idején „eka-tantálnak”. Az alábbi vegyületek közül melyikben van a protactinium a fent említett oxidációs állapot?
A) PaBr2
B) PaH3
C) PaCl4
D) Pa2O5
És apa
Felbontás:
Alternatíva D
Halogének hiányában atom ban ben oxigén a képletben töltése egyenlő -1. A hidrogén töltése +1. Az oxigén töltése -2. Tehát a számítás NOx A protactinium mennyisége az egyes anyagokban a következőképpen van megadva:
paBr2: x + 2(–1) = 0 → x = +2; annyira rossz válasz.
PaH3: x + 3(+1) = 0 → x + 3 = 0 → x = -3; annyira rossz válasz.
PaCl4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; annyira rossz válasz.
Lapát2O5: 2x + 5(–2) = 0 → 2x – 10 = 0 → x = +5; szóval helyes válasz.
PaI: x + (–1) = 0 → x – 1 = 0 → x = +1; annyira rossz válasz.
2. kérdés
Kezdetben a protactinium, a 91-es elem, „brevius”-nak, Bv szimbólumnak nevezték, mivel első izotópja, a 234-es felezési ideje körülbelül egy perc volt. Mennyi a „breviális” izotóp tömegszázaléka öt perccel az elkészítése után?
A) 50%
B) 25%
C) 12,5%
D) 6,25%
E) 3,125%
Felbontás:
Alternatív E
A felezési időt a radioaktív minta tömegének felére csökkenéséhez szükséges idő jellemzi. Ha a felezési idő egy perc, az azt jelenti, hogy percenként a felére csökken a tömeg.
Így öt perc alatt a tömeg 2-ről csökkent5, megegyezik a kezdeti tömeg 1/32-ével. Így a maradék tömeg 3,125%.
Írta: Stefano Araújo Novais
Kémia tanár
Forrás: Brazil iskola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/protactinio-pa.htm