ო პროტაქტინიუმისიმბოლო Pa, არის ელემენტის ნომერი 91 Პერიოდული ცხრილი. იშვიათი და ძნელად მოსაპოვებელი, ამ ელემენტის რამდენიმე აპლიკაციაა. თუმცა ცნობილია, რომ მისი ყველაზე სტაბილური დაჟანგვის მდგომარეობაა +5, ქიმიური ქცევით, რომელიც წააგავს ტანტალის და ნიობიუმს. ეს არის პირველი ელემენტი აქტინიდების სერიაში, რომელსაც აქვს ელექტრონები f ქვედონეზე.
ამ ელემენტს აქვს სუპერგამტარობა 1,4 K-ზე დაბალ ტემპერატურაზე, გარდა 29 ცნობილი იზოტოპისა. მათგან მხოლოდ ორია ბუნებრივი: მასა 231 და მასა 234. პროტაქტინიუმის უმეტესობა მიიღება ურანის ბირთვული ნარჩენებისგან. პა აღმოაჩინეს 1910-იან წლებში ჩატარებული სამუშაოების შედეგად.
წაიკითხეთ ასევე: ნობელიუმი - კიდევ ერთი ელემენტი, რომელიც მიეკუთვნება აქტინიდების ჯგუფს
რეზიუმე პროტაქტინიუმზე
პროტაქტინიუმი არის ა ლითონის პერიოდული ცხრილის f ბლოკს მიეკუთვნება.
მეტალის სახით ის დრეკადი და ელასტიურია.
ხსნარში მისი ძირითადი NOx არის +5, როგორც ტანტალი და ნიობიუმი.
მას აქვს 29 ცნობილი იზოტოპი, რომელთაგან მხოლოდ ორი გვხვდება ბუნებაში: მასა 231 და 234.
ძნელია მოპოვება და ამოღება. მისი მთავარი ბუნებრივი წყარო ურანის ბირთვული ნარჩენებია.
თითქმის არ არის ცნობილი პროტაქტინიუმის გამოყენება, თუმცა ცნობილია, რომ ის უკიდურესად საშიშია.
პროტაქტინიუმის თვისებები
სიმბოლო: Ნიჩაბი.
ატომური ნომერი: 91.
ატომური მასა: 231.03588 ქ.ს.
ელექტროუარყოფითობა: 1,5.
შერწყმის წერტილი: 1572°C.
Დუღილის წერტილი: 4000°C.
სიმკვრივე: 15,37 გ.სმ-3 (გამოითვლება).
ელექტრონული კონფიგურაცია: [Rn] 7 წმ2 5ფ2 6d1.
ქიმიური სერია: აქტინიდები, ბლოკი f, შიდა გარდამავალი ელემენტები.
პროტაქტინიუმის მახასიათებლები
პროტაქტინიუმი, ატომური ნომერი 91 და სიმბოლო Pa, არის ერთ-ერთი ელემენტი ე.წ აქტინიდები. თუმცა ელემენტი იშვიათი და ძნელად მოსაპოვებელი, ცნობილია, რომ Pa, მისი მეტალის სახით, არის დრეკადი და მოქნილი. იგი არ იჟანგება ჰაერთან შეხებაში ოთახის ტემპერატურაზე, რაც იცვლება ტემპერატურის მატებასთან ერთად.
მისი ძირითადი დაჟანგვის მდგომარეობაა +5, რომელიც წააგავს ელემენტებს ტანტალი და ნიობიუმი, გარკვეულწილად, წყალხსნარში ქიმიურ ქცევასთან დაკავშირებით. პროტაქტინიუმი ასევე პირველია აქტინიდების სერიაში, რომელსაც აქვს ა ელექტრონი f ქვედონეზე (უფრო კონკრეტულად 5f), შუალედური თვისებებით მათ შორის თორიუმი ეს არის ურანი.
თავს ესხმის მარილმჟავა (8 მოლ. ლ-1), მჟავა ჰიდროფთორმჟავა (12 მოლ. ლ-1) და გოგირდის მჟავა (2,5 მოლ. ლ-1). ჯერ კიდევ მისი რეაქციული ასპექტებით, პროტაქტინიუმს შეუძლია რეაგირება O-სთან2, ჰ2O ან CO2 300-დან 500 °C-მდე ტემპერატურაზე, წარმოქმნის ოქსიდს Pa2ო5.
ამიაკით (NH3პროტაქტინიუმი რეაგირებს და წარმოქმნის PaN-ს2და გაზით წყალბადის (ჰ2), ხდება PaH-ის ფორმირება3. Შორის ჰალოგენებიპროტაქტინიუმი რეაგირებს იოდის (ᲛᲔ2) დაახლოებით 400 °C ტემპერატურაზე, რათა შეიქმნას PaI5.
პროტაქტინიუმი თუხდება ზეგამტარი 1,4 კ ტემპერატურაზე. გარდა ამისა, გაირკვა, რომ ასეთი თვისებები იყო მისი სტრუქტურის 5f ქვედონის შედეგი, რამაც ცხადყო, რომ Pa რეალურად აქტინიდი იქნებოდა.
ცნობილია 29 იზოტოპი პროტაქტინიუმის, ხაზს უსვამს მხოლოდ იზოტოპებს 231პა და 234Pa, რომლებიც ბუნებრივია და 233Pa, წარმოებული ბირთვული რეაქტორები. მათ შორის ყველაზე გრძელი ნახევარი ცხოვრება და 231პა, 3,28 x 10-ით4 წლის.
სად შეიძლება პროტაქტინიუმის პოვნა?
გეოლოგიური თვალსაზრისით, პროტაქტინიუმის ნახევარგამოყოფის პერიოდი (231პა) ძალიან მცირეა. ამიტომ, ბუნებაში ნაპოვნი ნებისმიერი და ყველა პროტაქტინიუმი მოდის რადიოაქტიური დაშლისგან 235u.
საქმე იმაშია, რომ მიუხედავად იმისა, რომ ურანი კარგად არის განაწილებული მთელს ტერიტორიაზე დედამიწის ქერქი (საშუალო შემცველობით 2,7 ppm), ამ მასის მხოლოდ 0,711% შეესაბამება ურანის მასის 235 იზოტოპს. ამ გზით შეფასებულია, რომ პროტაქტინიუმის საშუალო შემცველობაა 8,7 x 10-7 ppm.
პროტაქტინიუმის მიღება
91 ელემენტის მოპოვება ერთ-ერთი ყველაზე რთულია ბუნებრივი წყაროებით.. ამ დრომდე პროტაქტინიუმი არ იყო წარმოებული დიდი მასშტაბით, რადგან არ არსებობს კომერციული ინტერესი. ამ ელემენტის გაზომვადი რაოდენობა ზოგადად მიღებულია ურანის ნარჩენები.
გარდა ამისა, კლასიკური გაწმენდის ტექნიკა, როგორიცაა იონგამცვლელი ფისები, ნალექი და კრისტალიზაცია, გარდა გამხსნელი ექსტრაქციისა და ქრომატოგრაფიისა, შეიძლება გამოყენებულ იქნას პროტაქტინიუმით მდიდარი პროდუქტის მისაღებად.
1959 და 1961 წლებში გამოცხადდა, რომ დიდი ბრიტანეთის ატომური ენერგიის ორგანომ 12 წლიანი პროცესის განმავლობაში მოიპოვა ნაბიჯები, 125 გ 99,9% სუფთა პროტაქტინიუმი 60 ტონა ნარჩენებისგან, დაახლოებით აშშ დოლარის ღირებულებით 500.000.
გაიგე მეტი: ანტიმონი - ელემენტი, რომელიც იშვიათად გამოიყენება უძველესი დროიდან
სიფრთხილის ზომები პროტაქტინიუმთან დაკავშირებით
პროტაქტინიუმი არის ძალიან საშიში და ტოქსიკური. ეს აუცილებელს ხდის მიღებას პლუტონიუმის მსგავსი სიფრთხილის ზომები. დადგენილია, რომ აეროზოლის სახით ჰაერში დაფანტული პროტაქტინიუმი შეიძლება იყოს 250 მილიონჯერ უფრო ტოქსიკური ვიდრე ჰიდროციანმჟავა იმავე კონცენტრაციით.
პროტაქტინიუმის გამოყენება
პროტაქტინიუმის მთელი ტოქსიკურობა, დამატებული იმ ფაქტს, რომ ის არის ძნელად ამოღებული ელემენტი, ზღუდავს მის გამოყენებას. რამდენიმე ცნობილ აპლიკაციებს შორის, პროტაქტინიუმი უკვე გამოყენებულია სცინტილატორები რენტგენის გამოვლენისთვის. იგი ასევე გამოიყენება ძველი საგნების დათარიღება, ურთიერთობის საშუალებით 231Ნიჩაბი/235უ.
პროტაქტინიუმის ისტორია
მენდელეევმა იწინასწარმეტყველა 91 ელემენტი თორიუმსა და ურანს შორის არსებულ ცარიელ სივრცეში თქვენი პერიოდული ცხრილიდან. მან მას "ეკა-ტანტალი" უწოდა, მისცა მას 235 ატომური მასა და იწინასწარმეტყველა, რომ მისი ქიმიური თვისებები ახლოს იქნებოდა ნიობიუმისა და ტანტალის თვისებებთან.
თუმცა, მხოლოდ 1913 წელს კაზიმირ ფაიანსმა და მისმა სტუდენტმა ოსვალდ გეჰრინგმა ამოიცნეს ელემენტი 91, ექსპერიმენტებისა და წინა სამუშაოების საფუძველზე ერნესტ რეზერფორდი და ფრედერიკ სოდი.
ახალი ელემენტი, რომელიც რეალურად იყო 234 მPa (პროტაქტინიუმ-234-ის მეტასტაბილური იზომერი) მიენიჭა სახელწოდება "brevius" (სიმბოლო Bv), მისი ხანმოკლე არსებობის გამო: ნახევარგამოყოფის მხოლოდ ერთი წუთი.
ამავდროულად, იმ დროს სხვა პრობლემა იყო: წარმოშობა აქტინიუმი (Ac), ელემენტი 89. უკვე ცნობილი იყო, რომ Ac არ შეიძლება იყოს პირველადი რადიოაქტიური ელემენტი, რადგან მისი ნახევარგამოყოფის პერიოდი დაახლოებით 30 წელი იყო, მაგრამ არ იყო ცნობილი, თუ რომელი დაშლის სერია წარმოქმნიდა მას.
იქიდან ფრედერიკ სოდიმ გამოთქვა მოსაზრება, რომ ელემენტი, რომელიც წარმოშობს აქტინუმს, იქნება ალფა ნაწილაკების ემიტერი, რომელიც განლაგებულია პერიოდული ცხრილის მე-5 ჯგუფში, ტანტალის შემდეგ. სახელი "eka-tantalus" მაშინ გამოიყენებოდა ამ ელემენტის აღსანიშნავად.
სანამ 1918 წლის მარტში, სოდის გადალახვამდე, ლიზ მეიტნერმა და ოტო ჰანმა აღმოაჩინეს იზოტოპი 231Ნიჩაბი, რომელმაც მიიღო კოდური სახელი "აბრაკადაბრა" მის მიმოწერაში. ფაქტობრივად, ამ ახალმა ელემენტმა წარმოქმნა აქტინიუმი ალფა ნაწილაკების ემისიით და მიიღო სახელი პროტაქტინიუმი ორივესგან, რაც ნიშნავს "აქტინუმის ნათესავს". 91-ე ელემენტის ეს ნომენკლატურა დასრულდა ფაჯანსისა და გოჰრინგის „ბრევიუსთან“ გადაფარვით, მას შემდეგ, რაც ნახევარგამოყოფის პერიოდი იყო. 231პა დაახლოებით 32 ათასი წლისაა.
ამოხსნილი სავარჯიშოები პროტაქტინიუმზე
კითხვა 1
მიუხედავად იმისა, რომ აქტინიდს, პროტაქტინიუმს, სიმბოლო Pa, აქვს იგივე დაჟანგვის მდგომარეობა, როგორც ნიობიუმი და ტანტალი (+5). ალბათ ამიტომაც იყო, რომ აღმოჩენის დროს მას "ეკა-ტანტალი" უწოდეს. ქვემოთ ჩამოთვლილთაგან რომელ ნაერთში ავლენს პროტაქტინიუმი ზემოხსენებულ ჟანგვის მდგომარეობას?
ა) PaBr2
ბ) PaH3
გ) PaCl4
დ) პა2ო5
და მამა
რეზოლუცია:
ალტერნატივა D
ჰალოგენები, არარსებობის შემთხვევაში ატომი in ჟანგბადი ფორმულაში აქვს მუხტი -1-ის ტოლი. წყალბადს აქვს მუხტი +1-ის ტოლი. ჟანგბადს აქვს მუხტი -2. ასე რომ, გაანგარიშება NOx პროტაქტინიუმი თითოეულ ნივთიერებაში მოცემულია შემდეგნაირად:
paBr2: x + 2(–1) = 0 → x = +2; ასე არასწორი პასუხი.
PaH3: x + 3(+1) = 0 → x + 3 = 0 → x = -3; ასე არასწორი პასუხი.
PaCl4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; ასე არასწორი პასუხი.
Ნიჩაბი2ო5: 2x + 5(–2) = 0 → 2x – 10 = 0 → x = +5; ასე რომ სწორი პასუხი.
PaI: x + (–1) = 0 → x – 1 = 0 → x = +1; ასე არასწორი პასუხი.
კითხვა 2
თავდაპირველად, პროტაქტინიუმს, ელემენტს 91, ეწოდა "brevius", სიმბოლო Bv, რადგან მის პირველ იზოტოპს, 234, ჰქონდა დაახლოებით ერთწუთიანი ნახევარგამოყოფის პერიოდი. რა არის მიღებული მასობრივი პროცენტი "ბრევიალური" იზოტოპის მომზადების ხუთი წუთის შემდეგ?
ა) 50%
ბ) 25%
გ) 12.5%
დ) 6.25%
ე) 3.125%
რეზოლუცია:
ალტერნატივა ე
ნახევარგამოყოფის პერიოდი ხასიათდება რადიოაქტიური ნიმუშის მასის განახევრებისთვის საჭირო დროით. თუ ნახევარგამოყოფის პერიოდი ერთი წუთია, ეს ნიშნავს, რომ ყოველ წუთში მასა ნახევარით მცირდება.
ამრიგად, ხუთ წუთში მასა 2-დან დაეცა5, იგივეა რაც საწყისი მასის 1/32. ამრიგად, დარჩენილი მასა არის 3,125%.
სტეფანო არაუხო ნოვაისის მიერ
ქიმიის მასწავლებელი
წყარო: ბრაზილიის სკოლა - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/protactinio-pa.htm