Қазақстан тарихы[היום-מחר
1913 ж. Казимир Фаянс және Освальд Гельмут Геринг ашты өнімдерінде ыдырау уран изотоп UX2 (234Pa) жартылай ыдырау кезеңі шамамен 1 мин., аталған-қысқа уақыт өмір “бревий” (лат. brevis — “қысқа” немесе “қысқа”). Одан Блек, Ган және Мейтнер табылған ұқсастық қасиеттерінің UX2 с танталом.

1918 ж. Ган және Мейтнер уран смолке және, қарамастан, олардың Содди мен Кренстон ашты долгоживущий изотоп протактиния, аталған себебі ол ізбасары болды актиния.

Табиғатта таралуы[өңдеу | қайнарын қарау]
Кен орны[היום-מחר
Протактиний құрамына уран кенін, олар: АҚШ, Швеция, Конго, Испания, Чехия, ОАР, Ресей, Канада, Марокко.

Происхождение названия[היום-מחר
Өйткені протактиний қызмет етеді негізін салушы актиния (α-ыдыраған 231Pa құрылады 227Ac), оған берілді қазіргі атауы.

Қасиеттері[өңдеу | қайнарын қарау]
Протактиний — ақшыл-сұр металл бойынша қаттылықты жақындап келетін – уран. Температурада 2-ие сверхпроводимостью.

Металл протактиний кристалданады тетрагональной сингонии. Кезінде 1170 °С бар көлемдік-центрированная үшінші дәрежелік түрлендіру.

Протактиний ауада әдетте жабылады жұқа пленкамен монооксида. Оңай жауап сутегімен кезінде 250-300 °С құра отырып, гидриді PaH3. С иодом құрады ұшпа иодиды күрделі құрамды.

Изотоптар[өңдеу | қайнарын қарау]
Радиоактивті қасиеттері кейбір изотоптардың протактиния:

Жаппай саны жартылай ыдырау Кезеңі ыдырау Түрі
224 0,6 α
225 2,0 α
226 1,8 α
227 38,3 мин. α (15%), электронды басып алу (85%)
228 22 сағ. α (2%), электронды басып алу (98%)
229-1,4 күн α (0,25%), электронды басып алу (99%)
230 17-β− (10%), электронды басып алу (90%), α (0,003%), β+ (0,03%)
231 32480±α 260 жыл
232 1,31 күн β−
233 27,4 күн β−
234М (UX2) 1,18 мин. β−
234 (UZ) 6,7 сағ. β−
235 23,7 мин. β−
236 12,5 мин. β−
237 10,5 мин (?)/39 мин. β−
Алу[היום-מחר
Табиғи көздерден — қалдықтарды қайта өңдеу уран шайыр — тек 231Pa. Сонымен қатар, 231Pa алуға болады сәулеленумен 230Th баяу нейтронами:

230Th(n, γ)231Th (β–ыдырауы, T1/2 = 25.6 сағ) → 231Pa

немесе сәулеленген кезде 232Th жылдам нейтронами бойынша реакциялар

232Th(n, 2n)231Th (β–ыдырауы, T1/2 = 25.6 сағ) → 232Pa

Изотоп 233Pa сондай-ақ алады торий:

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

Металл протактиний алады қалпына келтіру кезінде PaF4 буымен барий немесе кальций кезінде 1400-1500 °С.

Қолдану[היום-מחר
Байланысты шағын мазмұны жер қыртысында (мазмұны салмағынан Жер көлемі 0,1 миллиардной үлесінің пайызы) және аса уытты элемент бар өте тар қолдану — қосымша ядролық отынға. Тоннасына уран мазмұны протактиния құрайды 0,34 г.
Радиоактивті ыдырауы артық белсенділігін еншілес радионуклидтер 230Th және 231Pa үстінен ірі уран изотоптарын бағанасында осадочной қабатының қалыңдығы орнату үшін пайдаланылады және жасына түптік тұнбалардың[4].
Биологиялық рөлі және ерекшеліктері эксперименттік жұмыстар[היום-מחר
ШРК үшін 231Pa жұмыс үй-жайлары ауасындағы 5,6·10-4 Бк/м3[5]. 231Pa

Адам ағзасында бейімді жинақталып қалуы, бүйректе және сүйектерде болады.

Уыттылығы[היום-מחר
Radiation warning symbol.svg
Протактиний және оның қосылыстары өте радиоактивны және радиотоксичны. Кезінде бірдей концентрациясы құрамындағы ауада протактиний-231 250 миллион рет токсичнее синиль қышқылы[6].

Барынша қауіпсіз саны протактиния адам ағзасына түскенде құрайды 0,03 мккюри, ол 0,5 мкг[6].

Атом нөмірі 91
күмісті-ақ түсті, қатты радиоактивті металл
Атомдық массасы (молярлық масса) 231,03588 а.е.м. (г/моль)
Тығыздығы 15,37 г/см3
Меншікті жылу сыйымдылық 0,121 Дж/(К·моль)
Балқу температурасы 2113 K
Балқу жылуы 16,7 кДж/моль
Қайнау температурасы 4300 K
Булану жылуы 481,2 кДж/моль
Молярный көлемі 15,0 см3/моль

Файл:Protactinium.jpg

Протактиний, (лат. Protactinium), Ра, 91-ші элемент мерзімді жүйесі, атом салмағы 231,03588. Предсказан Д. И. Менделеевым (экатантал). Бірінші изотоп протактиния (дәлірек айтқанда, ядролық изомер) – короткоживущий 234m Pa (жартылай ыдырау мерзімі T 1/2 = 1,18 мин) табылып, 1913 К. Фаянсом және неміс физик О. Герингом ” радиоактивтік бірқатар уран – радий. 1918 О. Ган бірлесе отырып, Л. Майтнер және қарамастан, олар Ф. Содди мен ағылшын химигі Дж. Кранстон алды және долгоживущий изотоп 231 Pa (T 1/2 = 32 400 жыл) жататын радиоактивному бірқатар уран-235. Осы қатарда протактиний – ізашары актиния (изотоп 227 Ас кезінде пайда болады α-ыдыраған Pa) дәйектілігінің атауындағы протактиний (грек тіл. protos – бірінші). 1927 американдық радиохимик А. Гроссе дайындап, алғашқы екі миллиграмма таза тотығы протактиния. Жеті жыл өткенде А. Гроссе және М. Агрусс 100 мг тотығы протактиния бөлдік оның ішінде металл протактиний.

1921 протактиний-234 тарихқа енді. Оның егжей-тегжейлі зерделеу Отто Ган ашты құбылыс ядролық изомерии. Мәні, осы құбылыстың себебі мынада кейбір радиоактивті ядро қабілетті распадаться двояко – әртүрлі тәсілдермен немесе әр түрлі кезеңдері жартылай ыдырау. У 234Ра көптеген ядролардың испуская бета-бөлшектер (Т= 1,17 минут), бірден айналады уран-234. Алайда, бір ядро мың (дәлірек айтқанда, 13 10000) сайлайды басқа
жолы. Испустив гамма-квант, ол айналады жаңа ядро да β-белсенді, бірақ отличающееся от прочих ядролардың Ра деңгейі неғұрлым төмен энергия. Мұндай ядро неғұрлым тұрақты, және осы түрлері 234 Ра Т= 6,7 сағат.

Изотоптар протактиния

Белгілі 13 изотоптар протактиния бастап жаппай сандармен 224-237 және ядролық изомер 234m Pa кезеңдермен жартылай ыдырау бірнеше секундтан бірнеше жылға дейін. Ең тұрақты изотоп 231 Ра (Т=32500 жыл) салмағы 231,0359 кіреді радиоактивті бірқатар уран-235. Табиғатта мүшелері ретінде табиғи радиоактивті қатарлар кездеседі 231 Pa және 234, Pa (арнайы атауы соңғы уран-зет, символы UZ), сондай-ақ 234m Pa (уран-икс-2, UX 2 ). Техногендік изотоптар түзіледі тізбегіне радиоактивті ыдырауларының жаяу кезінде сәулеленген уран-238 және торий-232 протонами, дейтронами немесе альфа-бөлшектермен. Салыстырғанда жасымен Жердің– 4,5·10 9 – өмір сүру уақыты кез келген изотоптың протактиния өте аз. Бастапқы протактиний, пайда болған кезеңде қалыптастыру біздің планетамыздың әлдеқашан ыдырап. Бірақ протактиний, табиғатта бар. Оның өте аз, шамамен 10 -10 %. Бұл протактиний (изотоп 231 Ра) порожден ыдырауымен 235 U. Бұл процесс тұрақты түрде жүргізіліп отырады, сондықтан 231 Ра тұрақты қатысады және барлық кендегі, құрамында уран. Бірақ өмір сүру ұзақтығы 231 Ра ” 22000 есе аз 235 U, сан көрсететін мазмұны осы изотоптардың жер қыртысында, сол пропорция. Ал үлесі туғызушы протактиний 235 U, табиғи изотоптарының қоспасы осы элементтің барлығы 0,7% – ға өсті. Міне, протактиний қатарына жатады аз таралған Жер бетіндегі элементтері. Бес жарым тоннадан бай богемской уран смоляной рудасын алуға болады полграмма қатысты таза протактиния.

Физикалық және химиялық қасиеттері

Протактиний – бірі элементтерді двойственным химиялық сипатына қарай: бір жағдайларда, бір валентном жай-күйі, ол подобен элементтер V-топ ниобию және танталу, ал басқа – актиноидам.
Құрылымы электрондық қабығының атом протактиния 5f 2 6d7s 2 немесе 5f6d 2 7s 2 .
Ақшыл-сұр, соғылмалы металл, тығыздығы 15,37, балқу температурасы 1570 гр.С. Бойынша қаттылықты жақын уран. Металл протактиний бар екі өндірілмеді. Температурада бөлме және 1170°C төзімді α-протактиний с тетрагональной тор параметрлері а = 0,3925 нм және с = 0,3238 нм. Температурада 1170 C дейін температура балқу (1572°C) бар β-протактиний с кубической гранецентрированной тормен. t кип 4280 °C (шамамен). Тығыздығы металл 15,4 г/см 3 . Төмен 2К айналады сверхпроводником.
Металл протактиний алынуы мүмкін термиялық разложением оның галогенидов арналған вольфрам жіптер жоғары температурада және қысымы 0,001 – 0,0001 Па, қалпына PaF 4 буымен барий немесе кальций жоғары температурада арқылы немесе электролиттік бөлу асыл металдар.
Беті әдетте металл пленкамен жабылған окисла PaO. Ра2О5 – ең тұрақты және ең изученное келген қосылыстар элемент №91. Сонда қыздыру кезінде металл протактиния, оның гидроксидін немесе оксалата. Бұл окисел ақ түсті жақсы ериді плавик қышқылына, бірақ ериді, суда азот және тұз қышқылдар. Өзінің химиялық қасиеттері бойынша протактиний аналогы болып табылады, бір жағынан, Ta және Nb, ал екінші жағынан Ti, Zr және лантанидов. Әлі күнге дейін белгілі аздап қосылыстар протактиния, олардың құрамы белгіленген дәл. Сол себептер бар, және негізгі олардың бейімділігі өте көптеген қосылыстар элемент №91-гидролизу. Сулы ортада олар әртүрлі нысандарда – ионды, коллоидты, полимер. Нысан орналасқан протактиния ерітіндіде ғана тәуелді емес, бастапқы ерітіндінің құрамының, бірақ, сонымен қатар, қандай тәсілмен және бұрыннан бұл ерітінді дайындалуы. Жиі протактиний мүлдем жоғалады ерітіндіден: оның көптеген қосындылары сорбируются қабырғалы шыны ыдыстар. Кездейсоқ емес бұл элемент бірі болып саналады ең қиын зерттеу.