Protaktīnijs (Pa): iegūšana, pielietojums, vēsture

O protaktīnijs, simbols Pa, ir elementa numurs 91 no Periodiskā tabula. Reti un grūti iegūstams, šim elementam ir maz lietojumu. Tomēr ir zināms, ka tā stabilākais oksidācijas stāvoklis ir +5 ar ķīmisko izturēšanos, kas atgādina tantalu un niobiju. Tas ir pirmais aktinīdu sērijas elements, kurā ir elektroni f apakšlīmenī.

Šim elementam ir supravadītspēja temperatūrā, kas zemāka par 1,4 K, papildus 29 zināmajiem izotopiem. No tiem tikai divi ir dabiski: viens ar masu 231 un viens ar masu 234. Lielāko daļu protaktīnija iegūst no urāna kodolatkritumiem. Pa tika atklāts ar darbu, kas notika 1910. gados.

Izlasi arī: Nobelium — vēl viens aktinīdu grupas elements

Tēmas šajā rakstā

  • 1 — kopsavilkums par protaktīniju
  • 2 - Protaktīnija īpašības
  • 3 - Protaktīnija īpašības
  • 4 - Kur var atrast protaktīniju?
  • 5 - Protaktīnija iegūšana
  • 6 - Piesardzības pasākumi ar protaktīniju
  • 7 - Protaktīnija pielietojumi
  • 8 - Protaktīnija vēsture
  • 9 - Atrisināti vingrinājumi uz protaktīnija

Kopsavilkums par protaktīniju

  • Protaktīnijs ir a metāls kas pieder periodiskās tabulas f blokam.

  • Metāla formā tas ir elastīgs un kaļams.

  • Šķīdumā tā galvenais NOx ir +5, tāpat kā tantalam un niobijam.

  • Tam ir zināmi 29 izotopi, no kuriem tikai divi ir sastopami dabā: masa 231 un 234.

  • To ir grūti iegūt un iegūt. Tās galvenais dabiskais avots ir urāna kodolatkritumi.

  • Protaktīnijam gandrīz nav zināmu lietojumu, lai gan ir zināms, ka tas ir ārkārtīgi bīstams.

Nepārtrauciet tagad... Pēc sludinājuma ir vēl kas ;)

Protaktīnija īpašības

  • Simbols: Lāpsta.

  • Atomu skaits: 91.

  • Atomu masa: 231.03588 c.u.s.

  • Elektronegativitāte: 1,5.

  • Sadales punkts: 1572°C.

  • Vārīšanās punkts: 4000°C.

  • Blīvums: 15,37 g.cm-3 (aprēķināts).

  • Elektroniskā konfigurācija: [Rn] 7s2 5f2 6.d1.

  • Ķīmiskā sērija: aktinīdi, f bloks, iekšējie pārejas elementi.

Protaktīnija raksturojums

protaktīnijs, atomskaitlis 91 un simbols Pa, ir viens no elementiem, ko sauc aktinīdi. kaut arī elements reti un grūti iegūstami, ir zināms, ka Pa tā metāliskā formā ir elastīgs un kaļams. Tas neoksidējas saskarē ar gaisu istabas temperatūrā, kas mainās, palielinoties temperatūrai.

Tās galvenais oksidācijas līmenis ir +5, kas atgādina elementus tantals un niobijs, savā ziņā attiecībā uz ķīmisko uzvedību ūdens šķīdumā. Protactinium ir arī pirmais aktinīdu sērijā, kam ir a elektrons f apakšlīmenī (precīzāk 5f), ar starpposma īpašībām starp torijs Tas ir no urāns.

uzbrūk sālsskābe (8 mol. L-1), skābe fluorūdeņražskābe (12 mol. L-1) un sērskābe (2,5 mol. L-1). Protaktīnijs joprojām var reaģēt ar O2, H2O vai CO2 temperatūrā no 300 līdz 500 °C, veidojot oksīdu Pa2O5.

Ar amonjaku (NH3), protaktīnijs reaģē, veidojot PaN2, un ar gāzi ūdeņradis (H2), notiek PaH veidošanās3. Starp halogēni, protaktīnijs reaģē ar jods (I2) aptuveni 400 °C temperatūrā, lai izveidotu PaI5.

protaktīnijs jakļūst par supravadītāju 1,4 K temperatūrā. Turklāt tika pamanīts, ka šādas īpašības ir tās struktūras 5f apakšlīmeņa sekas, kas lika saprast, ka Pa patiesībā būtu aktinīds.

Ir zināmi 29 izotopi protaktīnija, izceļot tikai izotopus 231pa un 234Pa, kas ir dabiski, un 233Pa, ražots kodolreaktori. Starp tiem tas, kuram ir visgarākais Pus dzīve un 231Pa, ar 3,28 x 104 gadus vecs.

Kur var atrast protaktīniju?

Ģeoloģiskā ziņā protaktīnija pussabrukšanas periods (231Pa) ir pārāk mazs. Tāpēc jebkurš un viss dabā sastopamais protaktīnijs nāk no radioaktīvās sabrukšanas 235u.

Lieta ir tāda, ka, lai gan urāns ir labi sadalīts visā Zemes garoza (ar vidējo saturu 2,7 ppm) tikai 0,711% no šīs masas atbilst urāna izotopa masai 235. Tādā veidā tiek lēsts, ka vidējais protaktīnija saturs ir 8,7 x 10-7 ppm.

Protaktīnija iegūšana

Elementa 91 ieguve ir viens no sarežģītākajiem dabas avotiem.. Līdz tam protaktīnijs nav ražots masveidā, jo nav komerciālas intereses. Izmērāmus šī elementa daudzumus parasti iegūst no urāna atkritumi.

Turklāt klasiskās attīrīšanas metodes, piemēram, jonu apmaiņas sveķus, papildus ekstrakcijai ar šķīdinātāju un hromatogrāfiju var izmantot izgulsnēšanu un kristalizāciju, lai iegūtu ar protaktīniju bagātāku produktu.

1959. un 1961. gadā tika paziņots, ka Lielbritānijas Atomenerģijas pārvalde ieguva 12 soļi, 125 g 99,9% tīra protaktīnija no 60 tonnām atkritumu, maksājot aptuveni USD 500.000.

Uzziniet vairāk: Antimons - elements, kas tika uzskatīts par reti izmantotu kopš seniem laikiem

Piesardzības pasākumi, lietojot Protactinium

Protaktīnijs ir ļoti bīstami un toksiski. Tas rada nepieciešamību adoptēt plutonijam līdzīgi piesardzības pasākumi. Tiek lēsts, ka protaktīnijs, kas izkliedēts gaisā aerosola veidā, var būt līdz pat 250 miljoniem reižu toksiskāks nekā ciānūdeņražskābe tādā pašā koncentrācijā.

Protaktīnija pielietojumi

Visa protaktīnija toksicitāte, ko papildina fakts, ka tas ir grūti ekstrahējams elements, ierobežo tā pielietojumu. Starp nedaudzajiem zināmajiem lietojumiem protaktīnijs jau ir izmantots scintilatori rentgenstaru noteikšanai. Tas ir izmantots arī senu priekšmetu datēšana, caur attiecībām 231Lāpsta/235U.

protaktīnija vēsture

Mendeļejevs paredzēja elementu 91 brīvajā telpā starp toriju un urānu no jūsu periodiskās tabulas. Viņš to nosauca par "eka-tantalu", piešķirot tai aptuveno atommasu 235 un paredzot, ka tā ķīmiskās īpašības būs tuvas niobija un tantala ķīmiskajām īpašībām.

tomēr Tikai 1913. gadā Kasimirs Fajanss un viņa skolnieks Osvalds Gērings identificēja elementu 91, pamatojoties uz eksperimentiem un iepriekšējiem darbiem Ernests Rezerfords un Frederiks Sodijs.

Jaunais elements, kas patiesībā bija 234 mPa (metastabils protaktīnija-234 izomērs) tika nosaukts par “brevius” (simbols Bv), jo tā pastāvēja neilgā laikā: pussabrukšanas periods ir tikai viena minūte.

Tajā pašā laikā tajā laikā bija vēl viena problēma: izcelsme aktīnijs (Ac), 89. elements. Jau bija zināms, ka Ac nevarēja būt primārais radioaktīvais elements, jo tā pussabrukšanas periods bija aptuveni 30 gadi, taču nebija zināms, kura sabrukšanas sērija to radīja.

No turienes Frederiks Sodijs ierosināja, ka elements, kas radītu aktīniju, būtu alfa daļiņu izstarotājs, kas atrodas periodiskās tabulas 5. grupā pēc tantala. Pēc tam šī elementa apzīmēšanai tika izmantots nosaukums “eka-tantalus”.

Zinātnieces Līzes Meitneres piemiņas zīmogs.
Zinātnieces Līzes Meitneres piemiņas zīmogs.

Līdz 1918. gada martā, pārvarot Sodiju, Lise Meitnere un Otto Hāns atklāja izotopu 231Lāpsta, kas savā sarakstē saņēma koda nosaukumu “abrakadabra”. Faktiski šis jaunais elements radīja aktīniju ar alfa daļiņu emisiju un saņēma nosaukumu protactinium no abiem, kas nozīmē "aktīnija radinieks". Šī 91. elementa nomenklatūra pārklājās ar Fajansa un Gēringa “īsumā”, kopš pussabrukšanas perioda 231Pa ir apmēram 32 tūkstošus gadu vecs.

Atrisināja vingrinājumus uz protaktīnija

jautājums 1

Lai gan aktinīdam, protaktīnijam, simbolam Pa, ir tāds pats oksidācijas stāvoklis kā niobijam un tantalam (+5). Varbūt tāpēc tā atklāšanas laikā to sauca par "eka-tantalu". Kuros no šiem savienojumiem protaktīnijam ir iepriekšminētais oksidācijas stāvoklis?

A) PaBr2

B) PaH3

C) PaCl4

D) Pa2O5

Un tēvs

Izšķirtspēja:

Alternatīva D

Halogēni, ja to nav atoms iekšā skābeklis formulā lādiņš ir vienāds ar -1. Ūdeņraža lādiņš ir vienāds ar +1. Skābekļa lādiņš ir -2. Tātad, aprēķins NOx protaktīnija saturs katrā vielā ir norādīts šādi:

  • paBr2: x + 2(–1) = 0 → x = +2; tik nepareiza atbilde.

  • PaH3: x + 3(+1) = 0 → x + 3 = 0 → x = -3; tik nepareiza atbilde.

  • PaCl4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; tik nepareiza atbilde.

  • Lāpsta2O5: 2x + 5(–2) = 0 → 2x – 10 = 0 → x = +5; tik pareiza atbilde.

  • PaI: x + (–1) = 0 → x – 1 = 0 → x = +1; tik nepareiza atbilde.

2. jautājums

Sākotnēji protaktīniju, elementu 91, sauca par “brevius”, simbolu Bv, jo tā pirmajam izotopam 234 bija aptuveni minūte pussabrukšanas periods. Kāda ir iegūtā “breviālā” izotopa masas procentuālā daļa pēc piecām minūtēm pēc tā sagatavošanas?

A) 50%

B) 25%

C) 12,5%

D) 6,25%

E) 3,125%

Izšķirtspēja:

Alternatīva E

Pussabrukšanas periodu raksturo laiks, kas nepieciešams, lai radioaktīvā parauga masa samazinātos uz pusi. Ja pussabrukšanas periods ir viena minūte, tas nozīmē, ka katru minūti masa samazinās uz pusi.

Tādējādi piecu minūšu laikā masa nokritās no 25, tāda pati kā 1/32 no sākotnējās masas. Tādējādi atlikušā masa ir 3,125%.

Autors Stefano Araújo Novais
Ķīmijas skolotājs

Garīdznieki. Garīdznieku apakšnodaļa

Attīstoties kristīgajai ticībai visā Eiropā, viduslaikos Baznīcai sāka būt arvien plašāka sociālā...

read more
Siltumnīcas gāzes

Siltumnīcas gāzes

Kā radās tā saucamais siltumnīcas efekts? Šī nopietnā vides problēma ir atbilde uz oglekļa dioksī...

read more

Hronoloģiskais laiks un vēsturiskais laiks

Dabas parādību novērošana un laika skaitīšanaO laiks tas ir mūsu eksistences pamatjautājums. Sāko...

read more