O protactinium, symbol Pa, er element nummer 91 i Periodiske tabell. Sjelden og vanskelig å få tak i, det er få anvendelser av dette elementet. Det er imidlertid kjent at dens mest stabile oksidasjonstilstand er +5, med en kjemisk oppførsel som ligner tantal og niob. Det er det første elementet i aktinidserien som har elektroner i f-undernivået.
Dette elementet har superledning ved temperaturer under 1,4 K, i tillegg til 29 kjente isotoper. Av disse er bare to naturlige: den med masse 231 og en med masse 234. Det meste av protactinium er hentet fra kjernefysisk avfall fra uran. Pa ble oppdaget gjennom arbeid som fant sted på 1910-tallet.
Les også: Nobelium - et annet element som tilhører aktinidgruppen
Emner i denne artikkelen
- 1 - Sammendrag om protactinium
- 2 - Egenskaper til protactinium
- 3 - Karakteristikk av protactinium
- 4 - Hvor kan protactinium finnes?
- 5 - Anskaffelse av protactinium
- 6 - Forholdsregler med protactinium
- 7 - Anvendelser av protactinium
- 8 - Protactiniums historie
- 9 - Løste øvelser på protactinium
Sammendrag om protactinium
Protactinium er en metall som tilhører blokk f i det periodiske system.
I metallisk form er den duktil og formbar.
I løsning er dens viktigste NOx +5, som tantal og niob.
Den har 29 kjente isotoper, hvorav bare to finnes i naturen: masse 231 og 234.
Det er vanskelig å få tak i og trekke ut. Dens viktigste naturlige kilde er kjernefysisk avfall fra uran.
Det er nesten ingen kjente bruksområder for protactinium, selv om det er kjent for å være ekstremt farlig.
Ikke stopp nå... Det er mer etter annonsen ;)
Protactinium egenskaper
Symbol: Skuffe.
Atomnummer: 91.
Atommasse: 231.03588 c.u.s.
Elektronegativitet: 1,5.
Fusjonspunkt: 1572°C.
Kokepunkt: 4000°C.
Tetthet: 15,37 g.cm-3 (regnet ut).
Elektronisk konfigurasjon: [Rn] 7s2 5f2 6d1.
Kjemisk serie: aktinider, blokk f, indre overgangselementer.
Egenskaper til protactinium
protactinium, atomnummer 91 og symbol Pa, er et av elementene som kalles aktinider. selv om et element sjelden og vanskelig å få tak i, er det kjent at Pa, i sin metalliske form, er duktil og formbar. Det oksiderer ikke i kontakt med luft ved romtemperatur, som endres med økende temperatur.
Dens viktigste oksidasjonstilstand er +5, som ligner på grunnstoffene tantal og niobpå en måte med hensyn til den kjemiske oppførselen i vandig løsning. Protactinium er også den første i aktinidserien som har en elektron i f-undernivået (nærmere bestemt 5f), med mellomegenskaper mellom de av thorium Det er fra uran.
blir angrepet av saltsyre (8 mol. L-1), syre flussyre (12 mol. L-1) og svovelsyre (2,5 mol. L-1). Fortsatt på sine reaksjonelle aspekter, kan protactinium reagere med O2, H2O eller CO2 ved en temperatur mellom 300 og 500 °C, og produserer oksidet Pa2O5.
Med ammoniakk (NH3), reagerer protactinium og danner PaN2, og med gassen hydrogen (H2), er det dannelsen av PaH3. Mellom halogener, reagerer protactinium med jod (JEG2400 °C for å danne PaI5.
protaktiniumet hvisblir en superleder ved en temperatur på 1,4 K. I tillegg ble det lagt merke til at slike egenskaper var en konsekvens av 5f-subnivået i strukturen, noe som gjorde det tydelig at Pa faktisk ville være et aktinid.
29 isotoper er kjent av protactinium, og fremhever bare isotopene 231pa og 234Pa, som er naturlige, og 233Pa, produsert i atomreaktorer. Blant disse, den med lengst halvt liv og 231Pa, med 3,28 x 104 år gammel.
Hvor kan protactinium finnes?
I geologiske termer, halveringstiden til protactinium (231Pa) er for liten. Derfor, alle protactinium som finnes i naturen kommer fra radioaktivt forfall av 235u.
Poenget er at selv om uran er godt fordelt over hele jordskorpen (med et gjennomsnittlig innhold på 2,7 ppm), tilsvarer bare 0,711 % av denne massen massen 235 isotopen av uran. På denne måten er det anslått at gjennomsnittlig protactinium-innhold er 8,7 x 10-7 ppm.
Skaffe protactinium
Utvinning av element 91 er en av de vanskeligste via naturlige kilder.. Frem til da har ikke protactinium blitt produsert i stor skala, da det ikke er kommersiell interesse. Målbare mengder av dette elementet oppnås vanligvis fra uranavfall.
Dessuten, klassiske renseteknikker, slik som ionebytterharpikser, utfelling og krystallisering, i tillegg til løsningsmiddelekstraksjon og kromatografi, kan brukes for å oppnå et produkt som er rikere på protactinium.
I 1959 og 1961 ble det kunngjort at Atomic Energy Authority of Great Britain ekstraherte, i en prosess på 12 trinn, 125 g 99,9 % rent protactinium fra 60 tonn avfall, til en pris på ca. USD 500.000.
Vite mer: Antimon - element som anses som sjelden brukt siden antikken
Forholdsregler med Protactinium
Protactinium er veldig farlig og giftig. Dette gjør det nødvendig å adoptere plutonium-lignende forholdsregler ved håndtering. Det er anslått at protactinium spredt i luften i form av en aerosol kan være opptil 250 millioner ganger mer giftig enn blåsyre ved samme konsentrasjoner.
Anvendelser av protactinium
All toksisiteten til protactinium, lagt til det faktum at det er et element som er vanskelig å trekke ut, begrenser bruken. Blant de få kjente bruksområdene har protactinium allerede blitt brukt i scintillatorer for røntgendeteksjon. Den har også blitt brukt til datering av gamle gjenstander, gjennom forholdet 231Skuffe/235U.
historie med protactinium
Mendeleev spådde element 91 i det ledige rommet mellom thorium og uran i det periodiske systemet ditt. Han kalte det "eka-tantal", og ga det en omtrentlig atommasse på 235 og spådde at dets kjemiske egenskaper ville være nær de for niob og tantal.
Men, Det var først i 1913 at Kasimir Fajans og hans elev Oswald Göhring identifiserte element 91, basert på eksperimenter og tidligere arbeid av Ernest Rutherford og Frederick Soddy.
Det nye elementet, som faktisk var 234mPa (en metastabil isomer av protactinium-234), ble gitt navnet "brevius" (symbol Bv), på grunn av dens korte eksistens: bare ett minutts halveringstid.
Samtidig var det et annet problem på den tiden: opprinnelsen til aktinium (Ac), element 89. Det var allerede kjent at Ac ikke kunne være det primære radioaktive elementet, siden halveringstiden var omtrent 30 år, men det var ikke kjent hvilken forfallsserie som produserte det.
Derfra foreslo Frederick Soddy at grunnstoffet som ville gi opphav til aktinium ville være en alfapartikkelutsender, plassert i gruppe 5 i det periodiske system, etter tantal. Navnet "eka-tantalus" ble deretter brukt for å betegne dette elementet.
Inntil i mars 1918, overvinne Soddy, Lise Meitner og Otto Hahn oppdaget isotopen 231Skuffe, som fikk kodenavnet "abracadabra" i korrespondansen hans. Faktisk genererte dette nye elementet aktinium ved alfapartikkelutslipp og fikk navnet protactinium fra begge, som betyr "slektning av aktinium". Denne nomenklaturen for element 91 endte opp med å overlappe med Fajans og Göhrings "kort", siden halveringstiden til 231Pa er omtrent 32 tusen år gammel.
Løste øvelser på protactinium
Spørsmål 1
Selv om et aktinid, har protactinium, symbol Pa, samme oksidasjonstilstand som niob og tantal (+5). Kanskje det er grunnen til at det på tidspunktet for oppdagelsen ble kalt "eka-tantalum". I hvilke av følgende forbindelser viser protactinium den ovennevnte oksidasjonstilstanden?
A) PaBr2
B) PaH3
C) PaCl4
D) Pa2O5
Og far
Vedtak:
Alternativ D
Halogener, i fravær av atom i oksygen i formelen, ha en ladning lik -1. Hydrogen har en ladning lik +1. Oksygen har en ladning på -2. Så, beregningen av NOx av protactinium i hvert stoff er gitt som følger:
paBr2: x + 2(–1) = 0 → x = +2; så feil svar.
PaH3: x + 3(+1) = 0 → x + 3 = 0 → x = -3; så feil svar.
PaCl4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; så feil svar.
Skuffe2O5: 2x + 5(–2) = 0 → 2x – 10 = 0 → x = +5; så riktig svar.
PaI: x + (–1) = 0 → x – 1 = 0 → x = +1; så feil svar.
spørsmål 2
Opprinnelig ble protactinium, element 91, kalt "brevius", symbol Bv, siden dens første isotop, 234, hadde omtrent ett minutts halveringstid. Hva er den resulterende masseprosenten av den "korte" isotopen etter fem minutter av dens tilberedning?
A) 50 %
B) 25 %
C) 12,5 %
D) 6,25 %
E) 3,125 %
Vedtak:
Alternativ E
Halveringstiden karakteriseres av tiden det tar før massen til den radioaktive prøven halveres. Hvis halveringstiden er ett minutt, betyr det at for hvert minutt faller massen til det halve.
Dermed falt massen fra 2 på fem minutter5, det samme som 1/32 av den opprinnelige massen. Dermed er den gjenværende massen 3,125%.
Av Stefano Araújo Novais
Kjemilærer