Протактиний

Протактиний(Pa)
Атомный номер 91
Внешний вид серебристо-белый, сильно радиоактивный металл
Свойства атома
Атомная масса
(молярная масса)
231,03588 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома 161 пм
Энергия ионизации
(первый электрон)
0,0(0,00) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация [Rn] 5f2 6d1 7s2
Химические свойства
Ковалентный радиус n/a пм
Радиус иона (+5e) 89 (+3e) 113 пм
Электроотрицательность
(по Полингу)
1,5
Электродный потенциал Th←Th4+ -1,83В
Th←Th2+ 0,7В
Степени окисления 5, 4
Термодинамические свойства
Плотность 15,37 г/см³
Удельная теплоёмкость 0,121 Дж/(K·моль)
Теплопроводность n/a Вт/(м·K)
Температура плавления 2113 K
Теплота плавления 16,7 кДж/моль
Температура кипения 4300 K
Теплота испарения 481,2 кДж/моль
Молярный объём 15,0 см³/моль
Кристаллическая решётка
Структура решётки тетрагональная
Период решётки 3,920 Å
Отношение c/a n/a
Температура Дебая n/a K

Содержание

История

В 1913 году немецкие радиохимики К. Фаянс и О. Гёринг обнаружили новый элемент, который назвали «бревием», символ UX2. Им оказался короткоживущий радионуклид протактиния, 234mPa При радиоактивном распаде 234mPa испускает β-частицу, с периодом полураспада 1,17 мин.

В 1917 году немецкий радиохимик Отто Ган и австрийский химик Лиза Мейтнер и независимо от них англичане Фредерик Содди и Джон Кранстон из отходов переработки урановой руды выделили долгоживущий α-радиоактивный нуклид элемента 231Pa(Т1/2 = 3,28•104лет), постоянно образующийся в урановой руде.

В 1927 году были выделены первые 2 мг чистого соединения протактиния — оксида Ра2О5. В 1960 английские радиохимики выделили из отходов переработки урана 130г радионуклида 231Pa.

Свойства

Протактиний — светло-серый металл. Металлический протактиний существует в двух модификациях. При температурах от комнатной и до 1170 °C устойчив α-протактиний с тетрагональной решеткой, параметры а = 0,3925 нм и с = 0,3238 нм. При температурах от 1170 °C и до температуры плавления (1572 °C) существует β-протактиний с кубической гранецентрированной решеткой.

Приготовить высший оксид протактиния Ра2О5 можно нагреванием до 500 °C гидроксида Ра(ОН)5, добавляя раствор аммиака NH3 к раствору соли протактиния (+5).

Существует две модификации Ра2О5 — кубическая и орторомбическая. Из Ра2О5 получают пентагалогениды протактиния РаСl5, РаBr5 и РаI5:

Ра2О5 + 5СОСl2 = 2РаСl5 + 5СО2 Их свойства схожи со свойствами соответствующих пентагалогенидов ниобия и тантала.

Восстановлением Ра2О5 получают диоксид протактиния (I)РаО2. В области РаО2 — РаО2,5 существует непрерывный ряд твердых растворов.

Получены такие соединения, как РаF5, PaOCl3, PaOBr3, PaOS, PaN2.

В водных растворах стандартный электродный потенциал пары Ра(V)-Ра(IV)равен 0,1В, пары Ра(IV)-Ра(III) равен 1,8В, пары Ра(III)-Ра0 1,6 В, пары РаО2+/Ра(IV), и пары РаО2+/Ра0 1,35 В. В растворах в присутствии сильных восстановителей присутствует ион Ра4+.

Происхождение названия

Так как протактиний служит родоначальником актиния (при α-распаде 231Pa образуется 227Ac), ему было присвоено современное название.

Получение

К 1988 в мире из урановых руд было выделено всего около 150г протактиния. Затрудняет использование хроматографии и экстракции для выделения протактиния то, что его соединения склонны к гидролизу и образованию коллоидных частиц и мало растворимы в воде.

В настоящее время искусственно получают β-активный 233Pa (Т1/2 = 27,4 суток). Для этого используют облучение нейтронами тория-232. При этом сначала образуется торий-233, который очень быстро за счет β-распада превращается в 233Pa.

Применение

Протактиний-231 служит источником получения 232U, который используется в «атомных батарейках». Также протактиний может использоваться как ядерное горючее.

Биологическая роль и особенности экспериментальной работы

Протактиний не играет никакой биологической роли. Он и его соединения чрезвычайно токсичны и радиоактивны. Сравнительное количество протактиния в 250 миллионов раз токсичнее такого же количества синильной кислоты.

Протактиний-231 высоко токсичен. ПДК для 231Pa в воздухе рабочих помещений 5,6•10−4 Бк/м3.

Ссылки


Периодическая система элементов
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
 
Начальная страница  » 
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Home