10.2 Прометий –

61 Pm 145 Прометий Promethium

[Xe] 6s2 4f5

Предположение о существовании элемента с порядковым номером 61 было сделано еще Б. Браунером в 1902 г. С 1917 г. по 1926 г. делались безуспешные попытки обнаружить элемент порядковым номером 61 в рудах редкоземельных элементов как спутник неодима и самария. В соответствии с правилом устойчивости ядер (правило Маттауха) у элемента с порядковым номером 61 не может быть стабильных изотопов, элемент радиоактивен.

Впервые элемент с порядковым номером 61 был получен в 1938 г. М. Пулом и Л. Квилом облучением неодима дейтронами по ядерной реакции:

Однако в этих работах химическое выделение не проводилось.

Впервые элемент с периодом полураспада 2.7 года был выделен и идентифицирован химически из продуктов деления урана в 1947 году Г. Маринским, Л. Гленденином и Кориэллом. С этой целью был использован метод ионообменной хроматографии. Ученые, выделившие новый химический элемент назвали его в честь мифологического титана Прометея, похитившего огонь и передавшего его людям и наказанного за это Зевсом. Как указывали исследователи «это название не только символизирует

Обнаружить прометий в земной коре удалось только после того, как он был получен искусственным путем. В природе мог сохраниться только прометий-145, так как период его полураспада соизмерим со временем существования земной коры. В урановых рудах этот изотоп содержится в количестве 4.10^-15 мг на 1 г урана.

В настоящее время известно 22 изотопа и ядерных изомеров прометия, но наиболее доступным, имеющим практическое применение является (Т_1/2 = 2,7 года).

Основным источником получения является деление ядер урана-235. В ядерном реакторе на 100 кВт в сутки образуется 1 мг , что позволяет получать данный изотоп в килограммовых количествах.

Другим источником получения является реакция:

.

является долгоживущим радиоактивным отравляющим веществом, образующимся при взрыве атомной бомбы.

Прометий является типичным лантаноидом. Ближайшие химические аналоги прометия – соседние с ним лантаноиды – неодим и самарий. Электронная конфигурация нейтрального атома прометия отвечает формуле 4f⁵ 5s² 5p⁶6s².

По химическим свойствам весьма сходен с неодимом и другими лантаноидами. Прометий металл, Т_пл.=1168,С⁰. В соответствии с положением в периодической системе единственной устойчивой степенью окисления прометия является +3. В чистом состоянии получены окись Pm₂O₃, хлорид PmCl_3, имеющий желтую окраску и нитрат Pm(NO₃ )₃ розового цвета, а также оксалат Pm₂ (C₂O₄)₃ ·10 Н₂. Прометий, как и другие редкоземельные элементы, образует комплексные соединения с большим числом лигандов с координационными числами 7, 8, 9 и 12. Характер связи элемент – лиганд в основном ионный.

В крайне разбавленных растворах при рН < 3 прометий находится в ионном состоянии. При рН > 3 в результате гидролиза начинается образование радиоколлоидов. При рН 6-7 прометий сильно адсорбируется на стекле.

Из облученных материалов, продуктов деления урана прометий выделяется с несоизмеримо большими количествами редкоземельных элементов, а в ряде случаев и от элементов актиноидов (америция, кюрия), отделение от которых является основной задачей при получении и анализе прометия.

Важнейшими методами выделения прометия является ионообменная хроматография и экстракция. Например, изотопы прометия с массовыми числами 145, 149 и 151 получают облучением ¹⁴⁴Sm, ¹⁴⁸Nd, ¹⁵⁰Nd нейтронами с последующим  -распадом изотопов самария и неодима. После растворения мишени отделение проводят на катионите.

Для выделения прометия используются также процессы соосаждения, основанные на изоморфизме оксалатов и фторидов редкоземеньных элементов или на адсорбции прометия на оксидах и гидроксидах металлов.

Наиболее распространенным методом определения является радиометрический метод. Он основан на измерении бета- активности препаратов .

Все области применения обусловлены его ядерно-физическими характеристиками (мягкое бета – излучение, Е_max=0,2 МэВ, отсутствие г – фона, большой период полураспада, (массовая активность составляет 3.5∙10¹³ Бк/г).

используется для изготовления миниатюрных изотопных источников тока (атомных электрических батарей), в которых энергия в – излучения превращается в электрическую. Такие источники используются в космических исследованиях, в радиоизотопных стимуляторах сердечной деятельности, в слуховых аппаратах.

Особенность в том, что он практически не дает гамма- лучей, а дает лишь мягкое в–излучение используется для изготовления изотопных ионизаторов для снятия электростатических зарядов. Как источник в – излучения прометий используется в приборах неразрушающего контроля для измерения толщины и плотности материалов небольшой толщины.

Рис. Атомная электрическая батарека на