O protactinium, symbool Pa, is element nummer 91 van de Periodiek systeem. Zeldzaam en moeilijk te verkrijgen, er zijn weinig toepassingen van dit element. Het is echter bekend dat de meest stabiele oxidatietoestand +5 is, met een chemisch gedrag dat lijkt op tantaal en niobium. Het is het eerste element van de actinidereeks met elektronen op het f-subniveau.
Dit element heeft supergeleiding bij temperaturen onder 1,4 K, naast 29 bekende isotopen. Hiervan zijn er slechts twee natuurlijk: die met massa 231 en die met massa 234. Het meeste protactinium wordt verkregen uit uraniumkernafval. Pa werd ontdekt door werk dat plaatsvond in de jaren 1910.
Lees ook: Nobelium - een ander element dat behoort tot de actinidegroep
Onderwerpen in dit artikel
- 1 - Samenvatting over protactinium
- 2 - Eigenschappen van protactinium
- 3 - Kenmerken van protactinium
- 4 - Waar is protactinium te vinden?
- 5 - Protactinium verkrijgen
- 6 - Voorzorgsmaatregelen met protactinium
- 7 - Toepassingen van protactinium
- 8 - Geschiedenis van protactinium
- 9 - Opgeloste oefeningen op protactinium
Samenvatting over protactinium
Protactinium is een metaal behorend bij blok f van het periodiek systeem.
In metallische vorm is het kneedbaar en kneedbaar.
In oplossing is de belangrijkste NOx +5, zoals tantaal en niobium.
Het heeft 29 bekende isotopen, waarvan er slechts twee in de natuur voorkomen: massa 231 en 234.
Het is moeilijk te verkrijgen en te extraheren. De belangrijkste natuurlijke bron is nucleair uraniumafval.
Er zijn bijna geen toepassingen bekend voor protactinium, hoewel bekend is dat het extreem gevaarlijk is.
Niet stoppen nu... Er is meer na de advertentie ;)
Protactinium eigenschappen
Symbool: Schep.
Atoom nummer: 91.
Atoom massa: 231.03588 c.u.s.
Elektronegativiteit: 1,5.
Fusiepunt: 1572°C.
Kookpunt: 4000°C.
Dikte: 15,37 g.cm-3 (berekend).
Elektronische configuratie: [Rn] 7s2 5f2 6d1.
Chemische reeks: actiniden, blok f, interne overgangselementen.
Kenmerken van protactinium
het protactinium, atoomnummer 91 en symbool Pa, is een van de elementen genaamd actiniden. hoewel een element zeldzaam en moeilijk te verkrijgen, het is bekend dat Pa, in zijn metallische vorm, is kneedbaar en kneedbaar. Het oxideert niet in contact met lucht bij kamertemperatuur, die verandert met toenemende temperatuur.
De belangrijkste oxidatietoestand is +5, wat lijkt op de elementen tantaal en niobium, in zekere zin, met betrekking tot het chemische gedrag in waterige oplossing. Protactinium is ook de eerste in de actinidereeks die een elektron in het f-subniveau (meer specifiek 5f), met intermediaire eigenschappen tussen die van thorium Het is van uranium.
wordt aangevallen door zoutzuur (8mol. L-1), zuur fluorwaterstofzuur (12 mol. L-1) en zwavelzuur (2,5 mol. L-1). Nog steeds op zijn reactionaire aspecten kan protactinium reageren met O2, H2O of CO2 bij een temperatuur tussen 300 en 500 °C, waarbij het oxide Pa. ontstaat2O5.
Met ammoniak (NH3), protactinium reageert om PaN. te vormen2, en met het gas waterstof (H2), is er de vorming van PaH3. Tussen de halogenen, protactinium reageert met jodium (L2) bij een temperatuur van ongeveer 400 °C om PaI. te vormen5.
het protactinium alswordt een supergeleider bij een temperatuur van 1,4 K. Bovendien werd opgemerkt dat dergelijke eigenschappen een gevolg waren van het 5f-subniveau in zijn structuur, waardoor het duidelijk werd dat Pa in feite een actinide zou zijn.
29 isotopen zijn bekend van protactinium, waarbij alleen de isotopen worden benadrukt 231pa en 234Pa, die natuurlijk zijn, en de 233Pa, geproduceerd in kernreactor. Onder deze, degene met de langste halveringstijd en de 231Pa, met 3,28 x 104 jaar oud.
Waar kan protactinium worden gevonden?
In geologische termen is de halfwaardetijd van protactinium (231Pa) is te klein. Daarom is al het protactinium dat in de natuur wordt aangetroffen komt van het radioactieve verval van 235jij.
Het punt is dat, hoewel uranium goed verspreid is over de aardkorst (met een gemiddeld gehalte van 2,7 ppm) komt slechts 0,711% van deze massa overeen met de massa 235 isotoop van uranium. Op deze manier wordt geschat dat het gemiddelde protactiniumgehalte is 8,7 x 10-7 ppm.
Protactinium verkrijgen
Extractie van element 91 is een van de moeilijkste via natuurlijke bronnen.. Tot die tijd is protactinium niet op grote schaal geproduceerd, omdat er geen commerciële interesse is. Meetbare hoeveelheden van dit element worden over het algemeen verkregen uit: uranium afval.
Verder, klassieke zuiveringstechnieken, zoals ionenuitwisselingsharsen, precipitatie en kristallisatie, naast oplosmiddelextractie en chromatografie, kunnen worden gebruikt om een product te verkrijgen dat rijker is aan protactinium.
In 1959 en 1961 werd aangekondigd dat de Atomic Energy Authority van Groot-Brittannië, in een proces van 12 stappen, 125 g 99,9% zuiver protactinium uit 60 ton afval, tegen een kostprijs van ongeveer US$ 500.000.
Meer weten: Antimoon - element dat als zeldzaam wordt beschouwd sinds de oudheid
Voorzorgsmaatregelen met Protactinium
Het protactinium is zeer gevaarlijk en giftig. Dit maakt het noodzakelijk om te adopteren plutonium-achtige voorzorgsmaatregelen bij hantering. Geschat wordt dat protactinium dat in de lucht wordt verspreid in de vorm van een aerosol tot 250 miljoen keer giftiger kan zijn dan blauwzuur bij dezelfde concentraties.
Toepassingen van protactinium
Alle toxiciteit van protactinium, toegevoegd aan het feit dat het een moeilijk te extraheren element is, beperkt de toepassingen ervan. Van de weinige bekende toepassingen is protactinium al gebruikt in scintillatoren voor röntgendetectie. Het is ook gebruikt voor datering van oude voorwerpen, door de relatie 231Schep/235u.
geschiedenis van protactinium
Mendelejev voorspelde element 91 in de lege ruimte tussen thorium en uranium van uw periodiek systeem. Hij noemde het "eka-tantaal", waardoor het een geschatte atomaire massa van 235 kreeg en voorspelde dat de chemische eigenschappen ervan dicht bij die van niobium en tantaal zouden liggen.
Echter, Pas in 1913 identificeerden Kasimir Fajans en zijn leerling Oswald Göhring element 91, gebaseerd op experimenten en eerder werk van Ernest Rutherford en Frederick Soddy.
Het nieuwe element, dat eigenlijk de... 234mPa (een metastabiel isomeer van protactinium-234), kreeg de naam "brevius" (symbool Bv), vanwege zijn korte bestaan: slechts één minuut halfwaardetijd.
Tegelijkertijd was er destijds een ander probleem: de oorsprong van de actinium (Ac), element 89. Het was al bekend dat Ac niet het primaire radioactieve element kon zijn, aangezien de halfwaardetijd ongeveer 30 jaar was, maar het was niet bekend welke vervalreeks het veroorzaakte.
Van daaruit suggereerde Frederick Soddy dat het element dat aanleiding zou geven tot actinium een alfadeeltjesstraler zou zijn, gepositioneerd in groep 5 van het periodiek systeem, na tantaal. De naam "eka-tantalus" werd toen gebruikt om dit element aan te duiden.
Tot in maart 1918 Soddy overwinnend, Lise Meitner en Otto Hahn ontdekten de isotoop 231Schep, die in zijn correspondentie de codenaam "abracadabra" kreeg. In feite genereerde dit nieuwe element actinium door de emissie van alfadeeltjes en kreeg het van beide de naam protactinium, wat "relatief van actinium" betekent. Deze nomenclatuur voor element 91 overlapte uiteindelijk met de "korting" van Fajans en Göhring, aangezien de halfwaardetijd van 231Pa is ongeveer 32 duizend jaar oud.
Opgeloste oefeningen op protactinium
vraag 1
Hoewel een actinide, protactinium, symbool Pa, dezelfde oxidatietoestand heeft als niobium en tantaal (+5). Misschien is dat de reden waarom het ten tijde van zijn ontdekking "eka-tantaal" werd genoemd. In welke van de volgende verbindingen vertoont protactinium de bovengenoemde oxidatietoestand?
A) PaBr2
B) PaH3
C) PaCl4
D) Pa2O5
En vader
Oplossing:
alternatief D
Halogenen, bij afwezigheid van atoom in zuurstof in de formule een lading hebben die gelijk is aan -1. Waterstof heeft een lading gelijk aan +1. Zuurstof heeft een lading van -2. Dus de berekening van NOx van protactinium in elke stof wordt als volgt gegeven:
paBr2: x + 2(–1) = 0 → x = +2; dus fout antwoord.
PaH3: x + 3(+1) = 0 → x + 3 = 0 → x = -3; dus fout antwoord.
PaCl4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; dus fout antwoord.
Schep2O5: 2x + 5(–2) = 0 → 2x – 10 = 0 → x = +5; dus het juiste antwoord.
PaI: x + (–1) = 0 → x – 1 = 0 → x = +1; dus fout antwoord.
vraag 2
Aanvankelijk werd protactinium, element 91, "brevius" genoemd, symbool Bv, aangezien de eerste isotoop, 234, ongeveer een minuut halfwaardetijd had. Wat is het resulterende massapercentage van de "breviale" isotoop na vijf minuten voorbereiding?
A) 50%
B) 25%
C) 12,5%
D) 6,25%
E) 3,125%
Oplossing:
Alternatieve E
De halfwaardetijd wordt gekenmerkt door de tijd die nodig is om de massa van het radioactieve monster te halveren. Als de halfwaardetijd één minuut is, betekent dit dat de massa elke minuut met de helft afneemt.
Dus in vijf minuten daalde de massa van 25, hetzelfde als 1/32 van de initiële massa. De resterende massa is dus 3,125%.
Door Stefano Araújo Novais
Scheikundeleraar