O protaktínium, symbol Pa, je prvkom číslo 91 Periodická tabuľka. Zriedkavé a ťažko dostupné, existuje len málo aplikácií tohto prvku. Je však známe, že jeho najstabilnejší oxidačný stav je +5, s chemickým správaním, ktoré sa podobá tantalu a nióbu. Je to prvý prvok zo série aktinidov, ktorý má elektróny v podúrovni f.
Tento prvok má okrem 29 známych izotopov aj supravodivosť pri teplotách pod 1,4 K. Len dva z nich sú prirodzené: ten s hmotnosťou 231 a ten s hmotnosťou 234. Väčšina protaktínia sa získava z uránového jadrového odpadu. Pa bol objavený prácou, ktorá sa uskutočnila v 1910.
Prečítajte si tiež: Nobelium — ďalší prvok patriaci do skupiny aktinidov
Témy v tomto článku
- 1 - Súhrn o protaktíniu
- 2 - Vlastnosti protaktínia
- 3 - Charakteristika protaktínia
- 4 - Kde možno nájsť protaktínium?
- 5 - Získanie protaktínia
- 6 - Preventívne opatrenia s protaktíniom
- 7 - Aplikácie protaktínia
- 8 - História protaktínia
- 9 - Vyriešené cvičenia na protaktínium
Súhrn o protaktíniu
Protaktínium je a kov patriace do bloku f periodickej tabuľky.
V kovovej forme je ťažný a kujný.
V roztoku je jeho hlavný NOx +5, ako je tantal a niób.
Má 29 známych izotopov, z ktorých iba dva sa nachádzajú v prírode: hmotnosť 231 a 234.
Ťažko sa získava a získava. Jeho hlavným prírodným zdrojom je uránový jadrový odpad.
Nie sú známe takmer žiadne aplikácie protaktínia, hoci je známe, že je mimoriadne nebezpečné.
Neprestávaj teraz... Po reklame viac ;)
Vlastnosti protaktínia
Symbol: Lopata.
Atómové číslo: 91.
Atómová hmotnosť: 231,03588 c.u.s.
Elektronegativita: 1,5.
Fúzny bod: 1572 °C.
Bod varu: 4000 °C.
Hustota: 15,37 g.cm-3 (vypočítané).
Elektronická konfigurácia: [Rn] 7 s2 5f2 6d1.
Chemická séria: aktinidy, blok f, vnútorné prechodové prvky.
Charakteristika protaktínia
protaktínium, atómové číslo 91 a symbol Pa, je jedným z prvkov tzv aktinidy. hoci prvok vzácne a ťažko dostupné, je známe, že Pa vo svojej kovovej forme je tvárne a kujné. Neoxiduje pri kontakte so vzduchom pri izbovej teplote, ktorá sa mení so zvyšujúcou sa teplotou.
Jeho hlavný oxidačný stav je +5, čo sa podobá prvkom tantal a nióburčitým spôsobom s ohľadom na chemické správanie vo vodnom roztoku. Protaktinium je tiež prvé zo série aktinidov, ktoré má a elektrón v podúrovni f (konkrétnejšie 5f), so strednými vlastnosťami medzi vlastnosťami tória Je to od urán.
je napadnutý kyselina chlorovodíková (8 mol. L-1), kyselina kyselina fluorovodíková (12 mol. L-1) a kyselina sírová (2,5 mol. L-1). Čo sa týka reakčných aspektov, protaktínium môže reagovať s O2, H2O alebo CO2 pri teplote medzi 300 a 500 °C, pričom vzniká oxid Pa2O5.
S amoniakom (NH3), protaktínium reaguje za vzniku PaN2a s plynom vodík (H2), dochádza k tvorbe PaH3. Medzi halogény, protaktínium reaguje s jód (I2) pri teplote asi 400 °C za vzniku PaI5.
protaktínium aksa stáva supravodičom pri teplote 1,4 K. Okrem toho sa zistilo, že takéto vlastnosti boli dôsledkom podúrovne 5f v jej štruktúre, z čoho bolo zrejmé, že Pa bude v skutočnosti aktinid.
Je známych 29 izotopov protaktínia, pričom sú zvýraznené iba izotopy 231pa a 234Pa, ktoré sú prirodzené, a 233Pa, vyrobený v r jadrové reaktory. Medzi nimi je ten s najdlhším polovičný život a 231Pa, s 3,28 x 104 rokov starý.
Kde možno nájsť protaktínium?
Z geologického hľadiska je polčas rozpadu protaktínia (231Pa) je príliš malý. Preto akékoľvek a všetky protaktínium nachádzajúce sa v prírode pochádza z rádioaktívneho rozpadu 235u.
Ide o to, že aj keď je urán dobre distribuovaný v celom zemská kôra (s priemerným obsahom 2,7 ppm), iba 0,711 % z tejto hmotnosti zodpovedá izotopu uránu hmotnosti 235. Týmto spôsobom sa odhaduje, že priemerný obsah protaktínia je 8,7 x 10-7 ppm.
Získanie protaktínia
Extrakcia prvku 91 je jednou z najťažších z prírodných zdrojov.. Dovtedy sa protaktínium nevyrábalo vo veľkom, pretože oň nie je komerčný záujem. Merateľné množstvá tohto prvku sa vo všeobecnosti získavajú z uránový odpad.
ďalej klasické techniky čisteniaNa získanie produktu bohatšieho na protaktínium možno okrem extrakcie rozpúšťadlom a chromatografie použiť zrážanie a kryštalizáciu, ako sú iónomeničové živice.
V rokoch 1959 a 1961 bolo oznámené, že Úrad pre atómovú energiu Veľkej Británie vyťažil v procese 12 krokov, 125 g 99,9 % čistého protaktínia zo 60 ton odpadu, za cenu približne USD 500.000.
Vedieť viac: Antimón — prvok považovaný za vzácny používaný od staroveku
Bezpečnostné opatrenia s Protaktinium
Protaktínium je veľmi nebezpečné a toxické. Preto je potrebné prijať preventívne opatrenia pri manipulácii podobné plutóniu. Odhaduje sa, že protaktínium rozptýlené vo vzduchu vo forme aerosólu môže byť pri rovnakých koncentráciách až 250 miliónov krát toxickejšie ako kyselina kyanovodíková.
Aplikácie protaktínia
Všetka toxicita protaktínia, pridaná k tomu, že ide o prvok, ktorý sa ťažko extrahuje, obmedzuje jeho použitie. Medzi niekoľkými známymi aplikáciami už bolo použité protaktínium scintilátory na detekciu röntgenového žiarenia. Bol tiež použitý pre datovanie starých predmetov, cez vzťah 231Lopata/235U.
protaktínium v anamnéze
Mendelejev predpovedal prvok 91 v prázdnom priestore medzi tóriom a uránom vašej periodickej tabuľky. Nazval ho „eka-tantal“, pričom mu dal približnú atómovú hmotnosť 235 a predpovedal, že jeho chemické vlastnosti budú blízke vlastnostiam nióbu a tantalu.
však Až v roku 1913 Kasimir Fajans a jeho študent Oswald Göhring identifikovali prvok 91, na základe experimentov a predchádzajúcej práce od Ernest Rutherford a Frederick Soddy.
Nový prvok, ktorý bol v skutočnosti 234 mPa (metastabilný izomér protaktínia-234) dostal názov „brevius“ (symbol Bv) kvôli svojej krátkej existencii: iba jedna minúta polčasu rozpadu.
Zároveň tu bol v tom čase ďalší problém: pôvod tzv aktinium (Ac), prvok 89. Už bolo známe, že Ac nemôže byť primárnym rádioaktívnym prvkom, pretože jeho polčas rozpadu bol približne 30 rokov, ale nevedelo sa, ktorá rozpadová séria ho vytvorila.
Odtiaľ Frederick Soddy navrhol, že prvkom, ktorý by viedol k vzniku aktínia, by bol žiarič alfa častíc, umiestnený v skupine 5 periodickej tabuľky po tantale. Na označenie tohto prvku sa potom použil názov „eka-tantalus“.
Až do marca 1918, keď prekonal Soddyho, Lise Meitner a Otto Hahn objavili izotop 231Lopata, ktorý vo svojej korešpondencii dostal kódové označenie „abracadabra“. V skutočnosti tento nový prvok generoval aktínium emisiou alfa častíc a od oboch dostal názov protaktínium, čo znamená „príbuzný aktínia“. Toto názvoslovie pre prvok 91 sa nakoniec prekrývalo s Fajansovým a Göhringovým „brífom“, pretože polčas rozpadu 231Pa má asi 32 tisíc rokov.
Vyriešené cvičenia na protaktínium
Otázka 1
Hoci aktinid, protaktínium, symbol Pa, má rovnaký oxidačný stav ako niób a tantal (+5). Možno aj preto sa v čase svojho objavu nazýval „eka-tantal“. V ktorej z nasledujúcich zlúčenín vykazuje protaktínium vyššie uvedený oxidačný stav?
A) PaBr2
B) PaH3
C) PaCl4
D) Pa2O5
A otec
Rozhodnutie:
Alternatíva D
Halogény v neprítomnosti atóm v kyslík vo vzorci majú náboj rovný -1. Vodík má náboj rovný +1. Kyslík má náboj -2. Takže výpočet NOx protaktínia v každej látke sa uvádza takto:
paBr2: x + 2(–1) = 0 → x = +2; tak nesprávna odpoveď.
PaH3: x + 3 (+1) = 0 → x + 3 = 0 → x = -3; tak nesprávna odpoveď.
PaCl4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; tak nesprávna odpoveď.
Lopata2O5: 2x + 5(–2) = 0 → 2x – 10 = 0 → x = +5; takže správna odpoveď.
PaI: x + (–1) = 0 → x – 1 = 0 → x = +1; tak nesprávna odpoveď.
otázka 2
Pôvodne sa protaktínium, prvok 91, nazývalo „brevius“, symbol Bv, pretože jeho prvý izotop, 234, mal polčas rozpadu približne minútu. Aké je výsledné hmotnostné percento „breviálneho“ izotopu po piatich minútach jeho prípravy?
A) 50%
B) 25 %
C) 12,5 %
D) 6,25 %
E) 3,125 %
Rozhodnutie:
Alternatíva E
Polčas rozpadu je charakterizovaný časom potrebným na zníženie hmotnosti rádioaktívnej vzorky na polovicu. Ak je polčas rozpadu jedna minúta, znamená to, že každú minútu hmotnosť klesne na polovicu.
Za päť minút teda hmotnosť klesla z 25, rovnako ako 1/32 počiatočnej hmotnosti. Zvyšná hmotnosť je teda 3,125 %.
Autor: Stefano Araújo Novais
Učiteľ chémie
