Протактиний

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

[править] История

В 1913 году немецкие радиохимики К. Фаянс и О. Гёринг обнаружили новый элемент, который назвали «бревием», символ UX₂. Им оказался короткоживущий радионуклид протактиния, 234^mPa При радиоактивном распаде 234^mPa 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(Т_1/2 = 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.

[править] 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 — РаО_2,5 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⁺.

[править] Происхождение названия

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

[править] 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 (Т_1/2 = 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.

[править] Применение

Протактиний-231 служит источником получения ²³²U, который используется в радиоизотопных источниках энергии. Также протактиний может использоваться как ядерное горючее.

[править] 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.

[править] Ссылки

• Протактиний на Webelements
• Протактиний в Популярной библиотеке химических элементов