11.10 Протактиний 91Pa
Как и для многих других элементов, для протактиния Д. И. Менделеев оставил клетку, назвав будущий элемент экатанталом. Экатантал оказался протактинием.
История открытия протактиния - одна из страниц истории поисков радиоактивных элементов и изотопов в природе. Протактиний почти одновременно обнаружили О. Ган и Л. Мейтнер в Германии и Ф. Содди и Дж. Кренстон в Англии. Новый радиоактивный элемент был обнаружен при переработке минералов урана точно так же, как полоний, радий, актиний. Это был самый долгоживущий изотоп элемента №91- протактиний-231 с периодом полураспада 35000 лет. Протактиний порожден распадом урана-235 по схеме:
U Ac
В природе он находится в таких же количествах, как и радий ( 340 мг на 1 т урана).Поэтому протактиний принадлежит к числу наименее распространенных элементов на Земле. Кроме протактиния-231 в природе существует протактиний-234. Он также продукт распада урана, но период его полураспада очень мал.
Кроме этих двух изотопов протактиния, сейчас известны еще 17 изотопов с массовыми числами от 216 до 238 и периодами полураспада от долей секунды до нескольких дней. Все они получаются искусственным путем в цепочках радиоактивных распадов, идущих при облучении урана-238 и тория-232 протонами, дейтронами и альфа-частицами.
Протактиний –самый неактиноидный актиноид. По своим свойствам он сходен с Nb, Ta, Zr, Hf, Ti. Это блестящий металл светло-серого цвета, покрытый на воздухе тонкой пленкой оксида. По твердости протактиний близок к урану. Интересным свойством протактиния является его сверхпроводимость при 2˚ К.
Металлический протактиний может быть получен термическим разложением его галогенидов на вольфрамовой нити при высокой температуре и давлении 10-3 – 10-4 Па. Изучение химии протактиния осуществлялось методами классической химии с использованием долгоживущего изотопа . Протактиний легко реагирует с водородом. Степени окисления протактиния +5, +4,+3,+2, из которых наиболее устойчивой является +5. Протактиний в степени окисления +5 в большей мере является аналогом тантала и ниобия, чем соседних актиноидов (урана, нептуния, плутония). Для протактиния (+5) в водных растворах характерна очень большая склонность к гидролизу и полимеризации с образованием коллоидных форм. В ионной и молекулярной формах (+5) существует только в концентрированных растворах сильных минеральных кислот или в растворах, содержащих комплексующие агенты.
Основными методами выделения протактиния являются соосаждение, экстракция и хроматография. Наилучшими носителями являются фосфат циркония и гидроксид марганца (1У).
применяется
как источник получения
и
по
реакции (n,г)
- используется как автономный изотопный источник тока, используется в качестве ядерного топлива .
11.11 Уран
Уран- 92 –ой элемент Периодической системы Менделеева, последний и самый тяжелый из существующих в природе элементов. Этот элемент занимает в современной жизни особое место.
Главный элемент ядерной энергетики и сырье для получения другого главного энергетического элемента- плутония, он причастен ко многим открытиям ХХ века . Уран помог раскрыть тайны атома, стал источником невиданной мощи. Он основа современной « алхимии», превращения элементов и получения новых.
Открыл уран немецкий химик Клапрот в 1789 г., выделив из саксонской смоляной руды черное металлоподобное веществ, и назвал его ураном Более пятидесяти лет это вещество считалось металлом и только в 1841 году францезский химик Пелиго доказал, что это окисел урана UO2. Прошло еще 55 лет и в 1896 году Беккерель обнаружил, благодаря урану, явление радиоактивности. В 1903 году Д. И. Менделеев
Химические свойства урана изучены методами классической химии.
Степени окисления урана +3, +4, +5, +7.
Для урана в металлическом состоянии характерно взаимодействие с водородом, азотом и другими элементами. В свободном состоянии уран, серебристый металл большой плотности, в порошкообразном состоянии он пирофорный.
Соединения урана обладают большой склонностью к комплексообразованию, гидролизу.
Выделение урана из природных объектов производится путем кислотного или карбонатного выщелачивания его после предварительного обогащения руды. Окончательное извлечение урана осуществляется методами осаждения, экстракции, сорбции и т.д.