O protaktinis, simbolis Pa, yra elemento numeris 91 Periodinė elementų lentelė. Retas ir sunkiai gaunamas, šio elemento pritaikymo galimybės yra nedaug. Tačiau žinoma, kad jo stabiliausia oksidacijos būsena yra +5, o cheminė elgsena panaši į tantalą ir niobį. Tai pirmasis aktinidų serijos elementas, turintis elektronus f polygyje.
Šis elementas turi superlaidumą žemesnėje nei 1,4 K temperatūroje, be 29 žinomų izotopų. Iš jų tik du yra natūralūs: 231 masės ir 234 masės. Dauguma protaktinio gaunama iš urano branduolinių atliekų. Pa buvo atrastas per darbą, kuris vyko 1910 m.
Taip pat skaitykite: Nobelijus – kitas aktinidų grupei priklausantis elementas
Šio straipsnio temos
- 1 - Santrauka apie protactinium
- 2 - Protaktino savybės
- 3 - Protaktinumo savybės
- 4 – Kur galima rasti protactinium?
- 5 - Protaktinumo gavimas
- 6 - Atsargumo priemonės su protactinium
- 7 - Protaktinumo taikymas
- 8 - Protaktinumo istorija
- 9 - Išspręsti pratimai ant protaktino
Santrauka apie protactinium
Protactinium yra a metalo priklausantis periodinės lentelės f blokui.
Metalinės formos jis yra lankstus ir kalus.
Tirpale pagrindinis jo NOx kiekis yra +5, kaip ir tantalas ir niobis.
Jame yra 29 žinomi izotopai, iš kurių tik du randami gamtoje: 231 ir 234 masės.
Sunku gauti ir išgauti. Pagrindinis natūralus jo šaltinis yra branduolinės urano atliekos.
Beveik nėra žinomų protactinium pritaikymų, nors žinoma, kad jis yra ypač pavojingas.
Nesustok dabar... Po skelbimo dar daugiau ;)
Protaktinio savybės
Simbolis: Kastuvas.
Atominis skaičius: 91.
Atominė masė: 231,03588 c.u.s.
Elektronegatyvumas: 1,5.
Susiliejimo taškas: 1572°C.
Virimo taškas: 4000°C.
Tankis: 15,37 g.cm-3 (apskaičiuota).
Elektroninė konfigūracija: [Rn] 7s2 5f2 6d1.
Cheminė serija: aktinidai, f blokas, vidiniai perėjimo elementai.
Protaktinumo savybės
protaktinas, atominis skaičius 91 ir simbolis Pa, yra vienas iš vadinamų elementų aktinidai. nors elementas retas ir sunkiai gaunamas, yra žinoma, kad Pa, savo metalo pavidalu, yra plastiškas ir kalus. Jis nesioksiduoja kontaktuodamas su oru kambario temperatūroje, kuri kinta didėjant temperatūrai.
Jo pagrindinė oksidacijos būsena yra +5, kuri primena elementus tantalas ir niobis, tam tikra prasme, atsižvelgiant į cheminį elgesį vandeniniame tirpale. Protactinium taip pat yra pirmasis aktinidų serijoje, turintis a elektronas f polygyje (tiksliau 5f), su tarpinėmis savybėmis tarp torio Tai iš uranas.
yra užpultas vandenilio chlorido rūgštis (8 mol. L-1), rūgšties vandenilio fluorido rūgštis (12 mol. L-1) ir sieros rūgšties (2,5 mol. L-1). Nepaisant reakcinių aspektų, protaktinas gali reaguoti su O2, H2O arba CO2 300–500 °C temperatūroje susidaro oksidas Pa2O5.
Su amoniaku (NH3), protaktinas reaguoja sudarydamas PaN2, ir su dujomis vandenilis (H2), susidaro PaH3. Tarp halogenai, protaktinas reaguoja su jodo (I2) maždaug 400 °C temperatūroje, kad susidarytų PaI5.
protaktinas jeigu1,4 K temperatūroje tampa superlaidininku. Be to, buvo pastebėta, kad tokios savybės buvo jos struktūros 5f polygio pasekmė, todėl tapo akivaizdu, kad Pa iš tikrųjų yra aktinidas.
Yra žinomi 29 izotopai protaktinio, išryškinant tik izotopus 231pa ir 234Pa, kurie yra natūralūs, ir 233Pa, pagamintas m branduoliniai reaktoriai. Tarp jų – ilgiausias pusė gyvenimo ir 231Pa, su 3,28 x 104 metų.
Kur galima rasti protactinium?
Geologiniu požiūriu protaktino pusinės eliminacijos laikas (231Pa) yra per mažas. Todėl bet koks ir visas gamtoje randamas protaktinas atsiranda dėl radioaktyvaus skilimo 235u.
Esmė ta, kad nors uranas yra gerai paskirstytas visoje Žemės pluta (kurio vidutinis kiekis yra 2,7 ppm), tik 0,711% šios masės atitinka urano izotopą 235. Tokiu būdu skaičiuojama, kad vidutinis protaktinio kiekis yra 8,7 x 10-7 ppm.
Protaktinumo gavimas
91 elemento išgavimas iš natūralių šaltinių yra vienas sunkiausių.. Iki tol protaktinas nebuvo gaminamas dideliu mastu, nes nėra komercinio intereso. Išmatuojami šio elemento kiekiai paprastai gaunami iš urano atliekos.
Be to, klasikiniai valymo būdai, pavyzdžiui, jonų mainų dervos, nusodinimas ir kristalizacija, be ekstrahavimo tirpikliu ir chromatografijos, gali būti naudojami norint gauti produktą, turtingesnį protaktinumo.
1959 ir 1961 metais buvo paskelbta, kad Didžiosios Britanijos atominės energijos tarnyba išgavo 12 žingsniais, 125 g 99,9 % gryno protaktinio iš 60 tonų atliekų, kainuoja apie US$ 500.000.
Žinoti daugiau: Stibis – retas elementas, naudojamas nuo seniausių laikų
Atsargumo priemonės naudojant Protactinium
Protaktinas yra labai pavojingas ir toksiškas. Dėl to būtina priimti į plutonį panašios atsargumo priemonės. Apskaičiuota, kad protaktinas, pasklidęs ore aerozolio pavidalu, gali būti iki 250 milijonų kartų toksiškesnis nei cianido rūgštis, esant tokiai pat koncentracijai.
Protaktinumo taikymas
Visas protaktino toksiškumas, pridėjus prie to, kad tai sunkiai išgaunamas elementas, riboja jo panaudojimą. Tarp nedaugelio žinomų pritaikymų protaktinas jau buvo naudojamas scintiliatoriai rentgeno spindulių aptikimui. Jis taip pat buvo naudojamas senų daiktų datavimas, per santykius 231Kastuvas/235U.
protaktino istorija
Mendelejevas numatė elementą 91 laisvoje erdvėje tarp torio ir urano periodinės lentelės. Jis pavadino jį „eka-tantalu“, suteikdamas apytikslę 235 atominę masę ir numatęs, kad jo cheminės savybės bus artimos niobio ir tantalo savybėms.
Tačiau Tik 1913 m. Kasimiras Fajansas ir jo mokinys Oswaldas Göhringas nustatė elementą 91, remiantis eksperimentais ir ankstesniais darbais Ernestas Rutherfordas ir Frederikas Sodis.
Naujas elementas, kuris iš tikrųjų buvo 234mPa (metastabilus protaktinio-234 izomeras) buvo pavadintas „brevius“ (simbolis Bv), nes jis egzistavo trumpai: pusinės eliminacijos laikas yra tik viena minutė.
Tuo pačiu metu buvo ir kita problema: kilmė aktiniumas (Ac), 89 elementas. Jau buvo žinoma, kad Ac negali būti pirminis radioaktyvusis elementas, nes jo pusinės eliminacijos laikas buvo apie 30 metų, tačiau nebuvo žinoma, kuri skilimo serija jį pagamino.
Iš ten Frederickas Soddy pasiūlė, kad elementas, kuris sukeltų aktinį, būtų alfa dalelių skleidėjas, esantis 5 periodinės lentelės grupėje po tantalo. Tada šiam elementui apibūdinti buvo naudojamas pavadinimas „eka-tantalus“.
Iki 1918 m. kovo mėn., įveikęs Soddy, Lise Meitner ir Otto Hahn atrado izotopą 231Kastuvas, kuri savo susirašinėjime gavo kodinį pavadinimą „abrakadabra“. Tiesą sakant, šis naujas elementas generavo aktiniją alfa dalelių emisijos būdu ir gavo pavadinimą protactinium iš abiejų, reiškiančių „aktinio giminaitis“. Ši 91 elemento nomenklatūra sutapo su Fajanso ir Göhringo „trumpai“, nes 2010 m. 231Pa yra apie 32 tūkstančius metų.
Išsprendė pratimus ant protaktino
Klausimas 1
Nors aktinidas, protaktinas, simbolis Pa, turi tokią pačią oksidacijos būseną kaip niobis ir tantalas (+5). Galbūt todėl atradimo metu jis buvo vadinamas „eka-tantalu“. Kuriuose iš šių junginių protaktinas turi pirmiau minėtą oksidacijos būseną?
A) PaBr2
B) PaH3
C) PaCl4
D) Pa2O5
Ir tėvas
Rezoliucija:
Alternatyva D
Halogenai, jei jų nėra atomas in deguonies formulėje įkrovimas lygus -1. Vandenilio krūvis lygus +1. Deguonies įkrova yra -2. Taigi, apskaičiavimas NOx Protaktinio kiekis kiekvienoje medžiagoje pateikiamas taip:
paBr2: x + 2(–1) = 0 → x = +2; toks neteisingas atsakymas.
PaH3: x + 3(+1) = 0 → x + 3 = 0 → x = -3; toks neteisingas atsakymas.
PaCl4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; toks neteisingas atsakymas.
Kastuvas2O5: 2x + 5(–2) = 0 → 2x – 10 = 0 → x = +5; toks teisingas atsakymas.
PaI: x + (–1) = 0 → x – 1 = 0 → x = +1; toks neteisingas atsakymas.
2 klausimas
Iš pradžių protaktinas, elementas 91, buvo vadinamas „brevius“, simboliu Bv, nes jo pirmasis izotopas 234 turėjo apie minutę pusinės eliminacijos laiką. Koks yra „trumpojo“ izotopo masės procentas po penkių jo paruošimo minučių?
A) 50 proc.
B) 25 proc.
C) 12,5 %
D) 6,25 %
E) 3,125 %
Rezoliucija:
Alternatyva E
Pusinės eliminacijos laikas apibūdinamas laiku, kurio reikia, kad radioaktyvaus mėginio masė sumažėtų perpus. Jei pusinės eliminacijos laikas yra viena minutė, tai reiškia, kad kiekvieną minutę masė sumažėja per pusę.
Taigi per penkias minutes masė sumažėjo nuo 25, tiek pat, kiek 1/32 pradinės masės. Taigi likusi masė yra 3,125%.
Autorius Stefano Araújo Novais
Chemijos mokytojas
