O protaktyn, symbol Pa, jest elementem numer 91 z Układ okresowy. Rzadki i trudny do zdobycia pierwiastek ma niewiele zastosowań. Wiadomo jednak, że jego najbardziej stabilny stopień utlenienia wynosi +5, a jego zachowanie chemiczne przypomina tantal i niob. Jest to pierwszy pierwiastek w szeregu aktynowców, który ma elektrony na podpoziomie f.
Ten pierwiastek ma nadprzewodnictwo w temperaturach poniżej 1,4 K, oprócz 29 znanych izotopów. Spośród nich tylko dwa są naturalne: ten o masie 231 i ten o masie 234. Większość protaktynu jest uzyskiwana z odpadów jądrowych uranu. Pa został odkryty dzięki pracy, która miała miejsce w 1910 roku.
Przeczytaj też: Nobel — kolejny pierwiastek należący do grupy aktynowców
Podsumowanie na protaktyn
Protaktyn jest metal należące do bloku f Układu Okresowego.
W postaci metalicznej jest plastyczny i plastyczny.
W roztworze jego główny NOx wynosi +5, podobnie jak tantal i niob.
Ma 29 znanych izotopów, z których tylko dwa występują w naturze: masa 231 i 234.
Trudno go pozyskać i wydobyć. Jego głównym naturalnym źródłem są odpady nuklearne z uranu.
Nie ma prawie żadnych znanych zastosowań protaktynu, chociaż wiadomo, że jest niezwykle niebezpieczny.
Właściwości protaktyn
Symbol: Łopata.
Liczba atomowa: 91.
Masa atomowa: 231.03588 j.m.
Elektroujemność: 1,5.
Punkt fuzji: 1572°C.
Temperatura wrzenia: 4000 °C.
Gęstość: 15,37 g.cm-3 (obliczony).
Elektroniczna Konfiguracja: [Rn] 7s2 5f2 6d1.
Seria chemiczna: aktynowce, blok f, wewnętrzne elementy przejściowe.
Charakterystyka protaktynu
protaktyn, Liczba atomowa 91 i symbolem Pa, jest jednym z elementów o nazwie aktynowce. chociaż element rzadkie i trudne do zdobycia, wiadomo, że Pa w postaci metalicznej wynosi ciągliwy i kowalny. Nie utlenia się w kontakcie z powietrzem w temperaturze pokojowej, która zmienia się wraz ze wzrostem temperatury.
Jego główny stopień utlenienia to +5, co przypomina pierwiastki tantal oraz niobuw pewnym sensie w odniesieniu do zachowania chemicznego w roztworze wodnym. Protaktyn jest również pierwszym z serii aktynowców, który ma elektron na podpoziomie f (dokładniej 5f), z właściwościami pośrednimi między tymi z tor Jest od uran.
jest atakowany przez kwas chlorowodorowy (8 mol. L-1), kwas kwas fluorowodorowy (12 mol. L-1) oraz Kwas Siarkowy (2,5 mol. L-1). Wciąż na swoich reakcyjnych aspektach protaktyn może reagować z O2, H2O lub CO2 w temperaturze od 300 do 500 °C, wytwarzając tlenek Pa2O5.
Z amoniakiem (NH3), protaktyn reaguje tworząc PaN2, a z gazem wodór (H2), powstaje PaH3. Pomiędzy halogeny, protaktyn reaguje z jod (I2) w temperaturze około 400 °C z wytworzeniem PaI5.
protaktyn jeślistaje się nadprzewodnikiem w temperaturze 1,4 K. Ponadto zdano sobie sprawę, że takie właściwości są konsekwencją podpoziomu 5f w jego strukturze, co świadczyło o tym, że Pa w rzeczywistości będzie aktynowcem.
Znanych jest 29 izotopów protaktynu, podkreślając tylko izotopy 231pa i 234Pa, które są naturalne, a 233Pa, wyprodukowany w reaktor nuklearny. Wśród nich ten z najdłuższym pół życia i 231Pa, z 3,28 x 104 lat.
Gdzie można znaleźć protaktyn?
Pod względem geologicznym okres półtrwania protaktynu (231Pa) jest za małe. Dlatego każdy protaktyn występujący w przyrodzie pochodzi z radioaktywnego rozpadu 235ty.
Chodzi o to, że chociaż uran jest dobrze rozprowadzony w całym skorupa Ziemska (przy średniej zawartości 2,7 ppm) tylko 0,711% tej masy odpowiada masie 235 izotopu uranu. W ten sposób szacuje się, że średnia zawartość protaktynu wynosi 8,7 x 10-7 ppm.
Uzyskiwanie protaktynu
Wydobycie pierwiastka 91 jest jednym z najtrudniejszych ze źródeł naturalnych.. Do tego czasu protaktyn nie był produkowany na dużą skalę, ponieważ nie ma zainteresowania komercyjnego. Mierzalne ilości tego pierwiastka na ogół uzyskuje się z: odpady uranu.
Ponadto, klasyczne techniki oczyszczania, takich jak żywice jonowymienne, wytrącanie i krystalizacja, oprócz ekstrakcji rozpuszczalnikowej i chromatografii, mogą być stosowane do uzyskania produktu bogatszego w protaktyn.
W latach 1959 i 1961 ogłoszono, że Urząd Energii Atomowej Wielkiej Brytanii wydobył w 12-letnim procesie kroki, 125 g 99,9% czystego protaktynu z 60 ton odpadów, kosztem ok. US$ 500.000.
Wiedzieć więcej: Antymon — pierwiastek uważany za rzadki używany od czasów starożytnych
Środki ostrożności z Protaktinium
Protaktyn jest bardzo niebezpieczne i toksyczne. To sprawia, że konieczne jest przyjęcie środki ostrożności przy obsłudze podobne do plutonu. Szacuje się, że protaktyn rozproszony w powietrzu w postaci aerozolu może być nawet 250 mln razy bardziej toksyczny niż kwas cyjanowodorowy o tych samych stężeniach.
Zastosowania protaktynu
Cała toksyczność protaktynu, w połączeniu z tym, że jest to pierwiastek trudny do wyekstrahowania, ogranicza jego zastosowanie. Wśród nielicznych znanych zastosowań protaktyn został już wykorzystany w: scyntylatory do wykrywania promieni rentgenowskich. Był również używany do datowanie starych przedmiotów, poprzez związek 231Łopata/235U.
historia protaktynu
Mendelejew przewidział pierwiastek 91 w pustej przestrzeni między torem a uranem swojego układu okresowego. Nazwał go „eka-tantalem”, podając mu przybliżoną masę atomową 235 i przewidując, że jego właściwości chemiczne będą zbliżone do właściwości niobu i tantalu.
Jednakże, Dopiero w 1913 roku Kasimir Fajans i jego uczeń Oswald Göhring zidentyfikowali pierwiastek 91, na podstawie eksperymentów i wcześniejszych prac autorstwa Ernest Rutherford i Fryderyka Soddy.
Nowy element, który właściwie był 234m²Pa (metastabilny izomer protaktynu-234) otrzymał nazwę „brevius” (symbol Bv), ze względu na krótki okres jego istnienia: tylko jedna minuta okresu półtrwania.
W tym samym czasie pojawił się inny problem: pochodzenie aktyn (Ac), element 89. Wiadomo było już, że Ac nie może być pierwotnym pierwiastkiem promieniotwórczym, ponieważ jego okres półtrwania wynosił około 30 lat, ale nie było wiadomo, z jakiej serii rozpadu się on wytworzył.
Stamtąd Frederick Soddy zasugerował, że pierwiastek, który spowodowałby powstanie aktynu, byłby emiterem cząstek alfa, umieszczonym w grupie 5 układu okresowego, po tantalu. Nazwa „eka-tantalus” została wówczas użyta do określenia tego pierwiastka.
Aż do marca 1918, pokonując Soddy, Lise Meitner i Otto Hahn odkryli izotop 231Łopata, który w swojej korespondencji otrzymał kryptonim „abrakadabra”. W rzeczywistości ten nowy pierwiastek wytwarzał aktynę poprzez emisję cząstek alfa i otrzymał nazwę protaktyn od obu, co oznacza „krewny aktynu”. Ta nomenklatura dla elementu 91 skończyła się nakładaniem się na „brevius” Fajansa i Göhringa, ponieważ okres półtrwania 231Pa ma około 32 tysięcy lat.
Rozwiązane ćwiczenia na protaktyn
Pytanie 1
Chociaż aktynowiec, protaktyn, symbol Pa, ma ten sam stopień utlenienia co niob i tantal (+5). Być może dlatego w momencie jego odkrycia nazwano go „eka-tantalem”. W którym z poniższych związków protaktyn wykazuje wyżej wymieniony stopień utlenienia?
A) PaBr2
B) PaH3
C) PaCl4
D) Pa2O5
I ojciec
Rezolucja:
Alternatywa D
Halogeny, w przypadku braku atom w tlen we wzorze mają ładunek równy -1. Wodór ma ładunek równy +1. Tlen ma ładunek -2. Tak więc obliczenie NOx protaktynu w każdej substancji podano w następujący sposób:
paBr2: x + 2(–1) = 0 → x = +2; tak zła odpowiedź.
PaH3: x + 3(+1) = 0 → x + 3 = 0 → x = -3; tak zła odpowiedź.
PaCl4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; tak zła odpowiedź.
Łopata2O5: 2x + 5(–2) = 0 → 2x – 10 = 0 → x = +5; więc poprawna odpowiedź.
PaI: x + (–1) = 0 → x – 1 = 0 → x = +1; tak zła odpowiedź.
pytanie 2
Początkowo protaktyn, pierwiastek 91, nazywano „brevius”, symbol Bv, ponieważ jego pierwszy izotop, 234, miał okres półtrwania około jednej minuty. Jaki jest wynikowy procent masowy „krótkiego” izotopu po pięciu minutach jego przygotowania?
A) 50%
B) 25%
C) 12,5%
D) 6,25%
E) 3,125%
Rezolucja:
Alternatywne E
Okres półtrwania charakteryzuje się czasem wymaganym do zmniejszenia masy próbki radioaktywnej o połowę. Jeśli okres półtrwania wynosi jedną minutę, oznacza to, że z każdą minutą masa spada o połowę.
Tak więc w ciągu pięciu minut masa spadła z 25, taki sam jak 1/32 masy początkowej. Zatem pozostała masa wynosi 3,125%.
Stefano Araújo Novais
Nauczyciel chemii
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/protactinio-pa.htm
