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 elements aktinīdu sērijā, 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
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.
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 saprasts, 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 12 gadus ilgā procesā ieguva 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 neilgi: 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”.
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 elementa 91 nomenklatūra pārklājās ar Fajansa un Gēringa “brevius” 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 vienas minūtes pusperiods. 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
Avots: Brazīlijas skola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/protactinio-pa.htm
