O protaktinium, symbol Pa, är element nummer 91 i Periodiska systemet. Sällsynt och svårt att få tag på, det finns få tillämpningar av detta element. Det är dock känt att dess mest stabila oxidationstillstånd är +5, med ett kemiskt beteende som liknar tantal och niob. Det är det första elementet i aktinidserien som har elektroner i f-subnivån.
Detta element har supraledning vid temperaturer under 1,4 K, förutom 29 kända isotoper. Av dessa är bara två naturliga: den med massan 231 och den med massan 234. Det mesta av protactinium erhålls från kärnavfall från uran. Pa upptäcktes genom arbete som ägde rum på 1910-talet.
Läs också: Nobelium — ett annat grundämne som tillhör aktinidgruppen
Ämnen i den här artikeln
- 1 - Sammanfattning om protactinium
- 2 - Protactiniums egenskaper
- 3 - Egenskaper för protactinium
- 4 - Var kan protactinium hittas?
- 5 - Skaffa protactinium
- 6 - Försiktighetsåtgärder med protactinium
- 7 - Applikationer av protactinium
- 8 - Protactiniums historia
- 9 - Lösta övningar på protactinium
Sammanfattning om protactinium
Protactinium är en metall tillhörande block f i det periodiska systemet.
I metallisk form är den formbar och formbar.
I lösning är dess huvudsakliga NOx +5, som tantal och niob.
Den har 29 kända isotoper, av vilka endast två finns i naturen: massa 231 och 234.
Det är svårt att få fram och extrahera. Dess huvudsakliga naturliga källa är kärnavfall från uran.
Det finns nästan inga kända tillämpningar för protactinium, även om det är känt för att vara extremt farligt.
Sluta inte nu... Det kommer mer efter annonsen ;)
Protactinium egenskaper
Symbol: Skyffel.
Atomnummer: 91.
Atomisk massa: 231.03588 c.u.s.
Elektronnegativitet: 1,5.
Fusionspunkt: 1572°C.
Kokpunkt: 4000°C.
Densitet: 15,37 g.cm-3 (beräknad).
Elektronisk konfiguration: [Rn] 7s2 5f2 6d1.
Kemisk serie: aktinider, block f, interna övergångselement.
Egenskaper för protactinium
protactinium, atomnummer 91 och symbol Pa, är ett av de element som kallas aktinider. även om ett element sällsynt och svår att få tag på, är det känt att Pa, i sin metalliska form, är duktil och formbar. Det oxiderar inte i kontakt med luft vid rumstemperatur, som ändras med ökande temperatur.
Dess huvudsakliga oxidationstillstånd är +5, vilket liknar elementen tantal och niobpå sätt och vis med hänsyn till det kemiska beteendet i vattenlösning. Protactinium är också den första i aktinidserien som har en elektron i f-undernivån (närmare bestämt 5f), med mellanliggande egenskaper mellan de för torium Det är från uran.
angrips av saltsyra (8 mol. L-1), syra fluorvätesyra (12 mol. L-1) och svavelsyra (2,5 mol. L-1). Fortfarande på sina reaktionella aspekter kan protactinium reagera med O2, H2O eller CO2 vid en temperatur mellan 300 och 500 °C, vilket producerar oxiden Pa2O5.
Med ammoniak (NH3), reagerar protactinium och bildar PaN2och med gasen väte (H2), finns det bildandet av PaH3. Mellan halogener, reagerar protactinium med jod (Jag2400°C för att bilda Pal5.
protactinium omblir en supraledare vid en temperatur på 1,4 K. Dessutom märktes det att sådana egenskaper var en konsekvens av 5f-subnivån i dess struktur, vilket gjorde det uppenbart att Pa faktiskt skulle vara en aktinid.
29 isotoper är kända av protactinium, som endast framhäver isotoperna 231pa och 234Pa, som är naturliga, och den 233Pa, tillverkad i kärnreaktorer. Bland dessa den med längst halva livet och den 231Pa, med 3,28 x 104 år gammal.
Var kan protactinium hittas?
I geologiska termer, halveringstiden för protactinium (231Pa) är för liten. Därför, alla och alla protactinium som finns i naturen kommer från det radioaktiva sönderfallet av 235u.
Poängen är att även om uran är väl fördelat över hela jordskorpan (med ett genomsnittligt innehåll av 2,7 ppm), motsvarar endast 0,711 % av denna massa massan 235 isotopen av uran. På så sätt uppskattar man att den genomsnittliga protactiniumhalten är 8,7 x 10-7 ppm.
Skaffa protactinium
Utvinning av element 91 är en av de svåraste via naturliga källor.. Fram till dess har protactinium inte producerats i stor skala, eftersom det inte finns något kommersiellt intresse. Mätbara mängder av detta element erhålls i allmänhet från uranavfall.
Vidare, klassiska reningstekniker, såsom jonbytarhartser, utfällning och kristallisation, förutom lösningsmedelsextraktion och kromatografi, kan användas för att erhålla en produkt rikare på protactinium.
1959 och 1961 tillkännagavs det att Atomic Energy Authority of Great Britain utvann, i en process av 12 steg, 125 g 99,9 % rent protactinium från 60 ton avfall, till en kostnad av cirka US$ 500.000.
Veta mer: Antimon — grundämne som anses sällsynt använt sedan urminnes tider
Försiktighetsåtgärder med Protactinium
Protactinium är mycket farligt och giftigt. Detta gör det nödvändigt att adoptera plutoniumliknande försiktighetsåtgärder vid hantering. Det uppskattas att protactinium dispergerat i luften i form av en aerosol kan vara upp till 250 miljoner gånger giftigare än cyanväte vid samma koncentrationer.
Tillämpningar av protactinium
All toxicitet av protactinium, läggas till det faktum att det är ett grundämne som är svårt att extrahera, begränsar dess tillämpningar. Bland de få kända applikationerna har protactinium redan använts i scintillatorer för röntgendetektion. Den har också använts till datering av gamla föremål, genom förhållandet 231Skyffel/235U.
historia av protactinium
Mendeleev förutspådde element 91 i det lediga utrymmet mellan torium och uran i ditt periodiska system. Han kallade det "eka-tantal", vilket gav det en ungefärlig atommassa på 235 och förutspådde att dess kemiska egenskaper skulle vara nära de för niob och tantal.
I alla fall, Det var inte förrän 1913 som Kasimir Fajans och hans elev Oswald Göhring identifierade element 91, baserat på experiment och tidigare arbete av Ernest Rutherford och Frederick Soddy.
Det nya elementet, som faktiskt var 234mPa (en metastabil isomer av protactinium-234) fick namnet "brevius" (symbol Bv), på grund av dess korta existens: bara en minuts halveringstid.
Samtidigt fanns det ett annat problem vid den tiden: ursprunget till aktinium (Ac), element 89. Det var redan känt att Ac inte kunde vara det primära radioaktiva grundämnet, eftersom dess halveringstid var cirka 30 år, men det var inte känt vilken sönderfallsserie som producerade det.
Därifrån föreslog Frederick Soddy att grundämnet som skulle ge upphov till aktinium skulle vara en alfapartikelutsändare, placerad i grupp 5 i det periodiska systemet, efter tantal. Namnet "eka-tantalus" användes sedan för att beteckna detta element.
Tills i mars 1918, övervinna Soddy, Lise Meitner och Otto Hahn upptäckte isotopen 231Skyffel, som fick kodnamnet "abracadabra" i sin korrespondens. Faktum är att detta nya element genererade aktinium genom alfapartikelutsläpp och fick namnet protactinium från båda, vilket betyder "släkting till aktinium". Denna nomenklatur för element 91 slutade med att överlappa Fajans och Göhrings "kort", eftersom halveringstiden för 231Pa är cirka 32 tusen år gammal.
Lösta övningar på protactinium
fråga 1
Även om en aktinid, protactinium, symbol Pa, har samma oxidationstillstånd som niob och tantal (+5). Kanske var det därför som den vid tiden för upptäckten kallades "eka-tantalum". I vilken av följande föreningar uppvisar protactinium det tidigare nämnda oxidationstillståndet?
A) PaBr2
B) PaH3
C) PaCl4
D) Pa2O5
Och pappa
Upplösning:
Alternativ D
Halogener, i frånvaro av atom i syre i formeln, ha en laddning lika med -1. Väte har en laddning lika med +1. Syre har en laddning på -2. Så, beräkningen av NOx protactinium i varje ämne ges enligt följande:
paBr2: x + 2(–1) = 0 → x = +2; så fel svar.
PaH3: x + 3(+1) = 0 → x + 3 = 0 → x = -3; så fel svar.
PaCl4: x + 4(–1) = 0 → x – 4 = 0 → x = +4; så fel svar.
Skyffel2O5: 2x + 5(–2) = 0 → 2x – 10 = 0 → x = +5; så rätt svar.
PaI: x + (–1) = 0 → x – 1 = 0 → x = +1; så fel svar.
fråga 2
Ursprungligen kallades protactinium, element 91, "brevius", symbol Bv, eftersom dess första isotop, 234, hade ungefär en minuts halveringstid. Vad är den resulterande massprocenten av den "korta" isotopen efter fem minuter av dess beredning?
A) 50 %
B) 25 %
C) 12,5 %
D) 6,25 %
E) 3,125 %
Upplösning:
Alternativ E
Halveringstiden kännetecknas av den tid det tar för massan av det radioaktiva provet att halveras. Om halveringstiden är en minut betyder det att massan halveras för varje minut.
Således, på fem minuter, sjönk massan från 25, samma som 1/32 av den initiala massan. Således är den återstående massan 3,125%.
Av Stefano Araújo Novais
Kemilärare