Virtual Laboratory Wiki
Advertisement
Протактиний (Pa)
Атомный номер 91
Внешний вид простого вещества 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 простого вещества
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 простого вещества
Структура решётки тетрагональная
Период решётки 3,920 Å
Отношение c/a n/a
Температура Дебая n/a K


История

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". 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.

Происхождение названия

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

Свойства

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

Металлический протактиний кристаллизуется в тетрагональной сингонии. При 1170оС существует объемно-центрированная кубическая модификация.

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

Радиоактивные свойства некоторых изотопов протактиния:

Массовое число Период полураспада Тип распада
224 0,6 сек α
225 2,0 сек α
226 1,8 сек 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

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 1400-1500оС.

Применение

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

Биологическая роль и особенности экспериментальной работы

Протактиний и его соединения чрезвычайно радиоактивны и радиотоксичны. Сравнительное количество протактиния в 250 миллионов раз токсичнее такого же количества синильной кислоты.

231Pa в организме человека склонен накапливаться в почках и костях. ПДК для 231Pa в воздухе рабочих помещений 5,6·10−4 Бк/м³. Максимальное безопасное количество протактиния при попадании в организм человека составляет 0.03 мккюри, что соответствует 0.5 мкг (такое количество протактиния не видно даже в хороший микроскоп).

Ссылки



Эта страница использует содержимое раздела Википедии на русском языке. Оригинальная статья находится по адресу: Протактиний. Список первоначальных авторов статьи можно посмотреть в истории правок. Эта статья так же, как и статья, размещённая в Википедии, доступна на условиях CC-BY-SA .


Advertisement