Протактиний

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
91 ТорийПротактинийУран
Водород Гелий Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебро Кадмий Индий Олово Сурьма Теллур Иод Ксенон Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Ртуть Таллий Свинец Висмут Полоний Астат Радон Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Берклий Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Борий Хассий Мейтнерий Дармштадтий Рентгений Коперниций Унунтрий Флеровий Унунпентий Ливерморий Унунсептий УнуноктийПериодическая система элементов
91Pa
Orthorhombic.svg
Electron shell 091 Protactinium.svg
Внешний вид простого вещества
Кристаллы металлического протактиния, выращенные методом химического транспорта
Блестящий серебристо-белый, сильно радиоактивный металл
Свойства атома
Имя, символ, номер

Протакти́ний / Protactinium (Pa), 91

Атомная масса
(молярная масса)

231,03588(2)[1] а. е. м. (г/моль)

Электронная конфигурация

[Rn] 5f2 6d1 7s2

Радиус атома

161 пм

Химические свойства
Радиус иона

(+5e) 89 (+3e) 113 пм

Электроотрицательность

1,5 (шкала Полинга)

Электродный потенциал

Th←Th4+ −1,83В
Th←Th2+ 0,7В

Степени окисления

5, 4

Энергия ионизации
(первый электрон)

0,0(0,00) кДж/моль (эВ)

Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)

15,37 г/см³

Температура плавления

2113 K

Температура кипения

4300 K

Теплота плавления

16,7 кДж/моль

Теплота испарения

481,2 кДж/моль

Молярная теплоёмкость

27,7[2] Дж/(K·моль)

Молярный объём

15,0 см³/моль

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

тетрагональная

Параметры решётки

a=3,925 c=3,238[3]

Отношение c/a

0,82

91
Протактиний
Pa
231,036
5f26d17s2

Протакти́ний — элемент III группы таблицы Менделеева, принадлежащий к актиноидам; радиоактивный металл.

История[править | править исходный текст]

В 1913 г. Фаянс и Гёринг открыли в продуктах распада урана изотоп UX2 (234Pa) с периодом полураспада около 1 мин., названный из-за короткого времени жизни «бревием» (от лат. brevis — «короткий» или «краткий»). Затем Блек, Ган и Мейтнер обнаружили сходство свойств UX2 с танталом.

В 1918 г. Ган и Мейтнер в урановой смолке и, независимо от них Содде и Кренстон, открыли долгоживущий изотоп протактиния, названного так потому, что он являлся предшественником актиния.

Нахождение в природе[править | править исходный текст]

Месторождения[править | править исходный текст]

Протактиний входит в состав урановых руд, которые находятся на территории США, Швеции, Конго, Испании, Чехии, ЮАР, России, Канады, Марокко.

Происхождение названия[править | править исходный текст]

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

Свойства[править | править исходный текст]

Протактиний — светло-серый металл, по твёрдости приближающийся к урану. При температуре 2 К обладает сверхпроводимостью.

Металлический протактиний кристаллизуется в тетрагональной сингонии. При 1170 °С существует объёмно-центрированная кубическая модификация.

Протактиний на воздухе обычно покрывается тонкой плёнкой монооксида. Легко реагирует с водородом при 250—300 °С, образуя гидрид PaH3. С иодом образует летучие иодиды сложного состава.

Изотопы[править | править исходный текст]

Радиоактивные свойства некоторых изотопов протактиния:

Массовое число Период полураспада Тип распада
224 0,6 с α
225 2,0 с α
226 1,8 с α
227 38,3 мин. α (15%), электронный захват (85%)
228 22 час. α (2%), электронный захват (98%)
229 1,4 дня α (0,25%), электронный захват (99%)
230 17 дней β (10%), электронный захват (90%), α (0,003%), β+ (0,03%)
231 32480±260 лет α
232 1,31 дня β
233 27,4 дня β
234М (UX2) 1,18 мин. β
234 (UZ) 6,7 час. β
235 23,7 мин. β
236 12,5 мин. β
237 10,5 мин (?)/39 мин. β

Получение[править | править исходный текст]

Из природных источников — остатков от переработки урановой смолки — можно получить только 231Pa. Кроме того, 231Pa можно получить облучением 230Th медленными нейтронами:

230Th(n, γ)231Th (β-распад, T1/2 = 25.6 ч) → 231Pa

или при облучении 232Th быстрыми нейтронами по реакции

232Th(n, 2n)231Th (β-распад, T1/2 = 25.6 ч) → 232Pa

Изотоп 233Pa также получают из тория:

232Th(n, γ)233Th (β-распад, T1/2 = 23.5 мин.) → 233Pa

Металлический протактиний получают при восстановлении PaF4 парами бария или кальция при 1400—1500 °С.

Применение[править | править исходный текст]

Ввиду малого содержания в земной коре (содержание от массы Земли составляет 0,1 миллиардную долю процента) и крайней токсичности элемент имеет весьма узкое применение — добавка к ядерному горючему. На тонну урана содержание протактиния составляет 0,34 г.

Биологическая роль и особенности экспериментальной работы[править | править исходный текст]

ПДК для 231Pa в воздухе рабочих помещений 5,6·10−4 Бк/м³[4]. 231Pa

В организме человека склонен накапливаться в почках и костях.

Токсичность[править | править исходный текст]

Radiation warning symbol.svg

Протактиний и его соединения чрезвычайно радиоактивны и радиотоксичны. При одинаковой концентрации содержащийся в воздухе протактиний-231 (в виде аэрозолей) в 250 миллионов раз[5] токсичнее синильной кислоты.

Летальная доза (LD50) составляет 0,000004 мкг/кг[источник не указан 127 дней].

Максимальное безопасное количество протактиния при попадании в организм человека составляет 0,03 мккюри, что соответствует 0,5 мкг[5].

Примечания[править | править исходный текст]

  1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Т. 85. — № 5. — С. 1047-1078. — DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02
  2. Редкол.:Зефиров Н. С. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — С. 111. — 639 с. — 20 000 экз. — ISBN 5—85270—039—8
  3. WebElements Periodic Table of the Elements | Protactinium | crystal structures
  4. Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — 639 с. — ISBN 5-82270-092-4
  5. 1 2 Пальшин Е.С., Мясоедов Б.Ф., Давыдов А.В. Аналитическая химия протактиния. — М.: Издательство «Наука», 1968. — С. 15. — 240 с. — (Аналитическая химия элементов). — 2200 экз.

Ссылки[править | править исходный текст]