პროტაქტინიუმი

პროტაქტინიუმი

91Pa

231.04

5f2 6d1 7s2

პროტაქტინიუმი (ლათ. Protactinium; ქიმიური სიმბოლო — ${\ce {Pa}}$) — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეშვიდე პერიოდის, ჯგუფგარეშე (ძველი კლასიფიკაციით მესამე ჯგუფის თანაური ქვეჯგუფის, IIIბ) რადიოაქტიური ქიმიური ელემენტი. განეკუთვნება აქტინოიდების ოჯახს. მისი ატომური ნომერია — 91, ატომური მასა 231.04, t_დნ — 1568 °C, t_დუღ — 4027 °C, სიმკვრივე — 15.37 გ/სმ³. ბზინვარე ღია რუხი ფერის ლითონი. პროტაქტიუმის პირველი იზოტოპი (უფრო სწორედ ბირთვული იზომერი) ${\ce {^{234m}Pa}}$ (T_1/2=1.18 წთ) აღმოჩენილია 1913 წელს კ. ფაიანსისა და გერმანელი ფიზიკოსის ო. გერინგის მიერ ურან-რადიუმის რადიოაქტიურ მწკრივში. 1918 წელს აღმოაჩინეს ${\ce {^{231}Pa}}$ (T_1/2=32 400 წ). ცნობილია პროტაქტიუმის იზოტოპები, რომელთა მსაიური რიცხვებია 224-237 და ბირთული იზომერი ${\ce {^{234m}Pa}}$. მათ შორის ყველაზე მდგრადია ${\ce {^{231}Pa}}$. პროტაქტინიუმი ნაკლებად გავრცელებული ელემენტია. ლითონის ზედაპირი დაფარულია ${\ce {PaO}}$ ჟანგის შრით. ნაერთებში პროტაქტინიუმის ჟანგვის ხარისხი +2-დან +5-მდეა. პროტაქტინიუმის ჟანგეულებიდან მიღებულია ${\ce {PaO2}}$, ${\ce {Pa6O14}}$, ${\ce {Pa2O5}}$. ცნობილია პროტაქტინიუმის ჰალოგენიდები, კარბიდი ${\ce {PaC}}$, ჰიდრიდი ${\ce {PaH3}}$ და სხვა.

პროტაქტინიუმი, ₉₁Pa

ზოგადი თვისებები
მარტივი ნივთიერების ვიზუალური აღწერა	ბზინვარე ღია რუხი ფერის ლითონი
სტანდ. ატომური წონა Ar°(Pa)	231.03588±0.00001 231.04±0.01 (დამრგვალებული)
პროტაქტინიუმი პერიოდულ სისტემაში
წყალბადი ჰელიუმი ლითიუმი ბერილიუმი ბორი ნახშირბადი აზოტი ჟანგბადი ფთორი ნეონი ნატრიუმი მაგნიუმი ალუმინი სილიციუმი ფოსფორი გოგირდი ქლორი არგონი კალიუმი კალციუმი სკანდიუმი ტიტანი ვანადიუმი ქრომი მანგანუმი რკინა კობალტი ნიკელი სპილენძი თუთია გალიუმი გერმანიუმი დარიშხანი სელენი ბრომი კრიპტონი რუბიდიუმი სტრონციუმი იტრიუმი ცირკონიუმი ნიობიუმი მოლიბდენი ტექნეციუმი რუთენიუმი როდიუმი პალადიუმი ვერცხლი კადმიუმი ინდიუმი კალა სტიბიუმი ტელური იოდი ქსენონი ცეზიუმი ბარიუმი ლანთანი ცერიუმი პრაზეოდიმი ნეოდიმი პრომეთიუმი სამარიუმი ევროპიუმი გადოლინიუმი ტერბიუმი დისპროზიუმი ჰოლმიუმი ერბიუმი თულიუმი იტერბიუმი ლუტეციუმი ჰაფნიუმი ტანტალი ვოლფრამი რენიუმი ოსმიუმი ირიდიუმი პლატინა ოქრო ვერცხლისწყალი თალიუმი ტყვია ბისმუტი პოლონიუმი ასტატი რადონი ფრანციუმი რადიუმი აქტინიუმი თორიუმი პროტაქტინიუმი ურანი (ელემენტი) ნეპტუნიუმი პლუტონიუმი ამერიციუმი კიურიუმი ბერკელიუმი კალიფორნიუმი აინშტაინიუმი ფერმიუმი მენდელევიუმი ნობელიუმი ლოურენსიუმი რეზერფორდიუმი დუბნიუმი სიბორგიუმი ბორიუმი ჰასიუმი მეიტნერიუმი დარმშტადტიუმი რენტგენიუმი კოპერნიციუმი ნიჰონიუმი ფლეროვიუმი მოსკოვიუმი ლივერმორიუმი ტენესინი ოგანესონი Pr ↑ Pa ↓ (Uqp) თორიუმი ← პროტაქტინიუმი → ურანი
ატომური ნომერი (Z)	91
პერიოდი	7 პერიოდი
ბლოკი	f-ბლოკი
ელექტრონული კონფიგურაცია	[Rn] 5f2 6d1 7s2
ელექტრონი გარსზე	2, 8, 18, 32, 20, 9, 2
ელემენტის ატომის სქემა
ფიზიკური თვისებები
აგრეგეგატული მდგომ. ნსპ-ში	მყარი სხეული
დნობის ტემპერატურა	1568 °C ​(1841 K, ​​2854 °F)
დუღილის ტემპერატურა	4027 °C ​(4300 K, ​​7280 °F)
სიმკვრივე (ო.ტ.)	15.37 გ/სმ3
დნობის კუთ. სითბო	12.34 კჯ/მოლი
აორთქ. კუთ. სითბო	481 კჯ/მოლი
ატომის თვისებები
ჟანგვის ხარისხი	+2, +3, +4, +5
ელექტროდული პოტენციალი	Th←Th4+ −1.83 ვ Th←Th2+ 0.7 ვ
ელექტრო­უარყოფითობა	პოლინგის სკალა: 1.5
იონიზაციის ენერგია	1: 568 კჯ/მოლ
ატომის რადიუსი	ემპირიული: 163 პმ
კოვალენტური რადიუსი (rcov)	200 პმ
იონური რადიუსი (rion)	(+5e) 89 (+3e) 113 პმ
მოლური მოცულობა	15.0 სმ3/მოლი
პროტაქტინიუმის სპექტრალური ზოლები
სხვა თვისებები
ბუნებაში გვხვდება	დაშლის შედეგად
მესრის სტრუქტურა	ტეტრაგონალური მოცულობაცენტრირებული
მესრის პერიოდი	3.925 Å
თერმული გაფართოება	~9.9 µმ/(მ·K)
ხვედრითი თბოტევადობა	27.7 ჯ/(K·მოლ)
თბოგამტარობა	47 ვტ/(მ·K)
მაგნეტიზმი	პარამაგნეტიკი
CAS ნომერი	7440-13-3
ისტორია
იწინასწარმეტყველა	დიმიტრი მენდელეევი (1869)
აღმომჩენი და პირველი მიმღებია	კაზიმირ ფაიანსი და ოსვალდ გერინგი (1913)
სახელი დაარქვა	Otto Hahn and Lise Meitner (1917)
პროტაქტინიუმის მთავარი იზოტოპები
იზო­ტოპი გავრცე­ლება­დობა ნახევ. დაშლა (t1/2) რადიო. დაშლა პრო­დუქტი 229Pa სინთ 7000150000000000000♠1.5 დღ-ღ ε 229Th 230Pa სინთ 7001174000000000000♠17.4 დღ-ღ β+ 230Th β− 230U α 227Ac 231Pa 100% 7004326500000000000♠3.265×104 წ α 227Ac 232Pa სინთ 7000132000000000000♠1.32 დღ-ღ β− 232U 233Pa კვალი 7001269750000000000♠26.975 დღ-ღ β− 233U 234Pa კვალი 7000670000000000000♠6.70 სთ β− 234U 234mPa კვალი 7000115900000000000♠1.159 წთ β− 234U
პროტაქტინიუმი ვიკისაწყობში •

ისტორია

1913 წ. ფაიანსმა და გერინგმა აღმოაჩინეს ურანის დაშლის პროდუქტებში იზოტოპი UX₂ (²³⁴Pa) მიახლოებით 1 წთ. ნახევარდაშლის პერიოდით, მოკლე ცხოვრების გამოც უწოდეს «ბრევიუმი» ( ლათ. brevis — «მოკლე» ან «ხანმოკლე»). შემდგომ ბლეკმა, განმა და მაიტნერმა აღმოაჩინეს მისი UX₂ -ის თვისებების მსგავსება ტანტალთან.

1918 წ. განმა და მეიტნერმა ნასტურანში და მათგან დამოუკიდებლად ფრედერიკ სოდის და კრენსტონმა აღმოაჩინეს ხანგრძლივად მცხოვრები პროტაქტონიუმის იზოტოპი, რომელსაც ასე უწოდეს იმიტომ, რომ ის აქტინიუმის წინამორბედია.

ბუნებაში

ადგილმდებარეობა

პროტაქტინიუმი შედის ურანის მადნების შემადგენლობაში, რომლებიც აშშ-ის, შვედეთის, ზაირის, ესპანეთი]]ს, ჩეხეთის, სამხრეთ აფრიკის რესპუბლიკის, რუსეთის, კანადის, მაროკოს ტერიტორიაზე მოიპოვება.

სახელწოდების წარმომავლობა

რადგანაც პროტაქტინიუმი წარმოადგენს აქტინიუმის წინამორბედს (α-დაშლის ²³¹Pa დროს წარმოიქმნება ²²⁷Ac), მას უწოდეს ეს სახელწოდება.

თვისებები

პროტაქტინიუმი — ღია-რუხი ლითონია, სიმაგრით უახლოვდება ურანს. 2^oК ტემპერატურისას ხდება ზეგამტარი.

ლითონური პროტაქტინიუმი კრისტალიზირდება ტეტრაგონალურ სინგონიით. 1170^оС ტემპერატურაზე აქვს მოცულობით-ცენტრირებული კუბური მოდიფიკაცია.

პროტაქტინიუმი ჰაერზე ჩვეულებრივ იფარება მონოქსიდის თხელი აპკით. ადვილად რეაგირებს წყალბადთან 250—300^оС-ტემპერატურაზე, და წარმოქმნის ჰიდრიდს PaH₃. იოდთან წარმოქმნის აქროლად რთული შემადგენლობის იოდიდებს.

იზოტოპები

პროტაქტინიუმის ზოგიერთი იზოტოპის რადიოაქტიური თვისებები:

მასური რიცხვი	ნახევარდაშლის პერიოდი	დაშლის ტიპი
224	0,6 წმ	α
225	2,0 წმ	α
226	1,8 წმ	α
227	38,3 წთ.	α (15%), ელექტრონული მიტაცება (85%)
228	22 სთ.	α (2%), ელექტრონული მიტაცება (98%)
229	1,4 დღე	α (0,25%), ელექტრონული მიტაცება (99%)
230	17 დღე	β− (10%), ელექტრონული მიტაცება (90%), α (0,003%), β+ (0,03%)
231	32480±260 წელი	α
232	1,31 დღე	β−
233	27,4 დღე	β−
234М (UX2)	1,18 წთ.	β−
234 (UZ)	6,7 სთ.	β−
235	23,7 წთ.	β−
236	12,5 წთ.	β−
237	10,5 წთ (?)/39 წთ.	β−

მიღება

ბუნებრივი წყაროებიდან — ურანის მადნების გადამუშავების ნარჩენებიდან — შეიძლება მივიღოთ მხოლოდ ²³¹Pa. ამას გარდა, ²³¹Pa შეიძლება მივიღოთ ²³⁰Th-ის ნელი ნეიტრონებით დასხივებით:

²³⁰Th(n, γ)²³¹Th (β⁻-დაშლა, T_1/2 = 25.6 სთ) → ²³¹Pa

ან ²³²Th-ის დასხივებით ჩქარი ნეიტრონებით შემდეგი რეაქციის მიხედვით

²³²Th(n, 2n)²³¹Th (β⁻-დაშლა, T_1/2 = 25.6 სთ) → ²³²Pa

იზოტოპ ²³³Pa-ს ასევე მიიღებენ თორიუმიდან:

²³²Th(n, γ)²³³Th (β⁻-დაშლა, T_1/2 = 23.5 წთ.) → ²³³Pa

ლითონური პროტაქტინიუმს მიიღებენ PaF₄ აღდგენით ბარიუმის ან კალციუმის ორთქლში 1400—1500^оС ტემპერატურისას.

გამოყენება

მისი მცირე შემცველობის გამო დედამიწის ქერქში (შემცველობა დედამიწის მასის ერთი პროცენტის 0,1 მემილიარდე ნაწილი) და მისი განსაკუთრებული ტოქსიკურობის გამო გამოიყენება ძალიან ვიწრო მიმართულებით — როგორც დანამატი ბირთვულ საწვავში. ერთ ტონა ურანზე მოდის პროტაქტინიუმის 0,34 გრამი

ბიოლოგიური როლი და ექსპერიმენტული სამუშაოების თავისებურებები

პროტაქტინიუმი და მისი ნაერთები მეტად რადიოაქტიურები და რადიოტოქსიკურები არიან. ჰაერში პროტაქტინიუმ-231-სა (აეროზოლის სახით) და სინილინ მჟავის ერთნაირი კონცენტრაციის შემთხვევაში პროტაქტინიუმ-231 250 მილიონჯერ უფრო ტოქსიკურია ვიდრე სინილინ მჟავა.

²³¹Pa-ის ზღვრული დასაშვები კონცენტრაცია სამუშაო შენობების ჰაერში არის 5,6×10⁻⁴ ბკ/მ³ . ²³¹Pa ადამიანის ორგანიზმში გროვდება თირკმლებში და ძვლებში. ადამიანის ორგანიზმში პროტაქტინიუმის მაქსიმუმ დასაშვები რაოდენობაა 0,03 მკკიური, რაც შეესაბამება 0,5 მკგ.

რესურსები ინტერნეტში

• პროტაქტინიუმი Webelements-ზე
• პროტაქტინიუმი ქიმიური ელემენტების პოპულარული ბიბლიოთეკაში დაარქივებული 2013-01-16 საიტზე Wayback Machine.
• პროტაქტინიუმი და მისი ნაერთები chemister.ru-ზე

სქოლიო

პორტალი ქიმია