Promethium , ursprünglich prometheum, ist ein chemisches Element mit dem Symbol-Premierminister und der Atomnummer 61. Es ist bemerkenswert, um das einzige Element außer dem Technetium zu sein, alle sind dessen Isotope radioaktiv, aber dem im Periodensystem durch chemische Elemente mit stabilen Isotopen gefolgt wird. Chemisch ist Promethium ein lanthanide, der Salze, wenn verbunden, mit anderen Elementen bildet; die Zusammensetzungen sind jedoch nicht völlig studiert worden. Promethium zeigt nur einen stabilen Oxydationsstaat +3; jedoch können einige +2 Zusammensetzungen zur Existenz fähig sein.

1902 hat Bohuslav Brauner vorgeschlagen, dass es ein Element mit dem Eigenschaften-Zwischenglied zwischen denjenigen des bekannten Element-Neodyms (60) und Samarium (62) gab; das wurde 1914 von Henry Moseley bestätigt, der, die Atomnummern aller dann bekannten Elemente gemessen, gefunden hat, dass es kein Element mit der Atomnummer 61 gab. 1926 haben ein Italiener und eine amerikanische Gruppe behauptet, eine Probe des Elements 61 isoliert zu haben; wie man bald bewies, waren beide "Entdeckungen" falsch. 1938, während eines an der Ohio Staatlichen Universität durchgeführten Kernexperiments, wurden einige radioaktive nuclides erzeugt, die sicher nicht Radioisotope des Neodyms oder Samariums waren, aber es gab einen Mangel am chemischen Beweis, dass Element 61 erzeugt wurde, und die Entdeckung nicht allgemein anerkannt wurde. Promethium wurde zuerst erzeugt und am Eiche-Kamm Nationales Laboratorium 1945 durch die Trennung und Analyse der Spaltungsprodukte des in einem Grafit-Reaktor bestrahlten Uran-Brennstoffs charakterisiert. Die Entdecker haben den Namen "prometheum" vorgeschlagen (die Rechtschreibung wurde nachher geändert), ist auf Prometheus, den Koloss in der griechischen Mythologie zurückzuführen gewesen, der Feuer Gestell Olymp gestohlen hat und es zur Menschheit heruntergebracht hat, um "sowohl die Kühnheit als auch den möglichen Missbrauch des Intellekts der Menschheit zu symbolisieren." Jedoch wurde eine Probe des Metalls nur 1963 gemacht.

Es gibt drei mögliche Quellen für das Promethium: seltener radioactivedecays des natürlichen (primordialen) Neodyms (Promethium 150 erzeugend), Europium (Promethium 147), und Uran (verschiedene Isotope). Das stabilste Isotop, Promethium 145, hat einen sehr niedrigen Zinssatz des Alpha-Zerfalls, so dass die Alpha-Halbwertzeit für die Anwesenheit des primordialen Promethiums lang genug ist, um theoretisch möglich zu sein; jedoch ist das nicht experimentell bestätigt worden. Das einzige in der Industrie verwendete Isotop ist Promethium 147, der (als PmO) in radioionizators, leichten Erzeugern und Atombatterien verwendet wird; die letzten von diesen werden in ferngelenkten Geschossen verwendet. Da natürliches Promethium außerordentlich knapp ist, ist das Element durch das Bombardieren von Uran 235 (bereichertes Uran) mit Thermalneutronen (für das Promethium 147) normalerweise künstlich.

Eigenschaften

Physisch

Ein Promethium-Atom hat 61 Elektronen, die in der Konfiguration [Xe]4f6s eingeordnet sind. Im Formen von Zusammensetzungen verliert das Atom seine zwei äußersten Elektronen und eines der 4f-Elektronen, das einer offenen Subschale gehört. Der Atomradius des Elements ist das dritte größte unter dem ganzen lanthanides, aber ist nur ein bisschen größer als diejenigen der benachbarten Elemente. Es ist die einzige Ausnahme zur allgemeinen Tendenz der Zusammenziehung der Atome mit der Zunahme des Atomradius (verursacht durch die lanthanide Zusammenziehung), der durch das gefüllte nicht verursacht (oder halbgefüllt wird) 4f-Subschale.

Viele Eigenschaften des Promethiums verlassen sich auf seine Position unter lanthanides und sind zwischen denjenigen des Neodyms und Samariums Zwischen-. Zum Beispiel sind der Schmelzpunkt, die ersten drei Ionisationsenergien und die Hydratationsenergie größer als diejenigen des Neodyms und tiefer als diejenigen des Samariums; ähnlich ist die Schätzung für den Siedepunkt, ionisch (Premierminister) Radius und Standardbildungswärme von monatomic Benzin größer als diejenigen des Samariums und weniger diejenigen des Neodyms.

Chemische Eigenschaften und Zusammensetzungen

Promethium gehört der Cerium-Gruppe von lanthanides und ist den benachbarten Elementen chemisch sehr ähnlich. Wegen seiner Instabilität sind chemische Studien des Promethiums unvollständig. Wenn auch einige Zusammensetzungen synthetisiert worden sind, werden sie nicht völlig studiert; im Allgemeinen neigen sie dazu, rosa oder in der Farbe rot zu sein. Die Behandlung von acidic Lösungen, die Premierminister-Ionen mit Ammoniak enthalten, läuft auf einen gallertartigen hellbraunen Bodensatz von Hydroxyd, Premierminister (OH) hinaus, dessen nur 10 Gramme sich in Wasser auflösen. Wenn aufgelöst, in Salzsäure wird ein wasserlösliches gelbes Salz, PmCl, erzeugt; ähnlich wenn aufgelöst, in Stickstoffsäure resultiert ein Nitrat, Premierminister (NEIN). Der Letztere ist auch gut auflösbar; wenn ausgetrocknet, bildet es rosa Kristalle, die Nd (NEIN) ähnlich sind. Die Elektronkonfiguration für den Premierminister ist [Xe] 4f, und die Farbe des Ions ist rosa. Das Boden-Zustandbegriff-Symbol ist ich. Verschieden vom Nitrat ist das Oxyd dem entsprechenden Samarium-Salz und nicht dem Neodym-Salz ähnlich; es ist ein weißes Puder, das seine Struktur nur bei sehr hohen Temperaturen ändert. Das Sulfat ist wie die anderen Cerium-Gruppensulfate ein bisschen auflösbar. Zellrahmen sind für seinen octahydrate berechnet worden; sie führen zu Beschluss dass die Dichte des Premierministers (SO) · 8 HO sind 2.86 g · Cm. Das Oxalat, Premierminister (CO) · 10 HO, hat die niedrigste Löslichkeit aller lanthanide Oxalate.

Promethium bildet nur einen stabilen Oxydationsstaat, +3, in der Form von Ionen; das stimmt mit anderem lanthanides überein. Gemäß seiner Position im Periodensystem, wie man erwarten kann, bildet das Element stabile +4 oder +2 Oxydationsstaaten nicht; das Behandeln chemischer Zusammensetzungen, die Premierminister-Ionen mit dem starken Oxidieren oder Reduzieren von Agenten enthalten, hat gezeigt, dass das Ion nicht leicht oxidiert oder reduziert wird. Berechnungen zeigen jedoch, dass einige Promethium (II) Zusammensetzungen zur Existenz, wie Promethium (II) Chlorid und Promethium (II, III) Fluorid fähig sind. Da alle Cerium-Gruppenelemente (die leichteren seltenen Erdelemente) stabilen diiodides bilden, kann das auch für das Promethium wahr sein.

Isotope

Promethium ist der einzige lanthanide und eines von nur zwei Elementen unter den ersten 82, das keinen Stall (oder sogar langlebig) Isotope hat; das ist ein Ergebnis einer selten vorkommenden Wirkung des flüssigen Fall-Modells und stabilities von Nachbarelement-Isotopen; es ist auch das am wenigsten stabile Element der ersten 84. Die primären Zerfall-Produkte sind Neodym und Samarium-Isotope (Promethium 146 Zerfall zu beiden, die leichteren Isotope allgemein zum Neodym und dem schwereren zum Samarium). Promethium, das Kernisomers zu anderen Promethium-Isotopen und einem Isotop verfallen kann, kann zum Praseodym verfallen.

Das stabilste Isotop des Elements ist Promethium 145, der eine Halbwertzeit von 17.7 Jahren über die Elektronfestnahme hat. Weil es 84 Neutronen hat (zwei mehr als 82, der eine Zauberzahl ist, die einer stabilen Neutronkonfiguration entspricht), kann es ein Alphateilchen ausstrahlen (der 2 Neutronen hat), Praseodym 141 mit 82 Neutronen zu bilden. So ist es das einzige Promethium-Isotop mit einem experimentell beobachteten Alpha-Zerfall. Seine teilweise Halbwertzeit für den Alpha-Zerfall ist ungefähr 6.3 Jahre, und die Verhältniswahrscheinlichkeit für einen Premierminister-Kern, um auf diese Weise zu verfallen, ist 2.8 %. Mehrere andere Premierminister-Isotope (Premierminister, Premierminister, Premierminister usw.) haben auch eine positive Energieausgabe für den Alpha-Zerfall; ihr Alpha-Zerfall wird vorausgesagt, um vorzukommen, aber ist nicht beobachtet worden.

Das Element hat auch 18 Kernisomers, mit Massenzahlen 133 bis 142, 144, 148, 149, 152, und 154 (haben einige Massenzahlen mehr als einen isomer). Der stabilste von ihnen ist Promethium-148m mit einer Halbwertzeit von 43.1 Tagen; das ist länger als die Halbwertzeiten der Boden-Staaten aller Promethium-Isotope, außer nur für das Promethium 143 bis 147 (bemerken Sie, dass Promethium-148m eine längere Halbwertzeit hat als der Boden-Staat, Promethium 148).

Ereignis

1934 hat Willard Libby schwache Beta-Tätigkeit im reinen Neodym gefunden, das einer Halbwertzeit mehr als 10 Jahre zugeschrieben wurde. Fast 20 Jahre später wurde es bestätigt, dass das Element im natürlichen Neodym im Gleichgewicht in Mengen unter 10 Grammen des Promethiums pro ein Gramm des Neodyms vorkommt. Frühere Misserfolge, dieses Promethium zu finden, sind wahrscheinlich wegen dessen die für die Bruchabteilung von seltenen Erdelementen erforderliche Zeit ist zu lang, und Promethium 150 (Halbwertzeit 2.7 h) verfällt völlig.

Beide Isotope von natürlichem Europium haben größere Massenübermaße als Summen von denjenigen ihrer potenziellen Alpha-Töchter plus dieses eines Alphateilchens; deshalb können sie (stabil in der Praxis) Alpha zu verfallen. Seitdem die Energie eines Alpha-Zerfalls von Europium 151 größer war als dieses von Europium 153, wurde es zuerst studiert. Forschungen an Laboratori Nazionali del Gran Sasso haben dass Europium 151 experimentell Zerfall zum Promethium 147 mit der Halbwertzeit von 5 Jahren gezeigt. Es ist gezeigt worden, dass Europium für ungefähr 12 Gramme des Promethiums in der Kruste der Erde "verantwortlich" ist. Der Alpha-Zerfall für Europium 153 ist noch nicht gefunden worden.

Schließlich kann Promethium in der Natur als ein Produkt der spontanen Spaltung von Uran 238 gebildet werden. Nur Spur-Beträge können in natürlich vorkommenden Erzen gefunden werden: Wie man gefunden hat, hat eine Probe von pitchblende Promethium bei einer Konzentration von vier Teilen pro quintillion (10) durch die Masse enthalten. Uran ist so für 560 g Promethium in der Kruste der Erde "verantwortlich".

Promethium ist auch im Spektrum der Neuen Sterntische 465 in Andromeda identifiziert worden; es ist auch in HD 101065 (der Stern von Przybylski) und HD 965 gefunden worden.

Geschichte

Suchen nach Element 61

1902 hat Bohuslav Brauner herausgefunden, dass der Unterschied zwischen Neodym und Samarium von allen am größten ist, lanthanides Paare benachbart seiend; als ein Beschluss hat er vorgeschlagen, dass es ein Element mit Zwischeneigenschaften zwischen ihnen gab. Diese Vorhersage wurde 1914 von Henry Moseley unterstützt, der, entdeckt, dass Atomnummer ein experimentell messbares Eigentum von Elementen war, gefunden hat, dass einige Atomnummern kein Element hatten, um zu entsprechen: Die Lücken waren 43, 61, 72, 75, 85, und 87. Mit den Kenntnissen einer Lücke im Periodensystem haben mehrere Gruppen angefangen, nach dem vorausgesagten Element unter anderen seltenen Erden in der natürlichen Umgebung zu suchen.

Der erste Anspruch einer Entdeckung wurde von Luigi Rolla und Lorenzo Fernandes aus Florenz, Italien veröffentlicht. Nach dem Trennen einer Mischung von einigem seltenem Erdelement-Nitrat konzentrieren sich vom brasilianischen Mineral monazite durch die fraktionierte Kristallisierung, sie haben eine Lösung nachgegeben, die größtenteils Samarium enthält. Diese Lösung hat Röntgenstrahl-Spektren gegeben, die dem Samarium und Element 61 zugeschrieben sind. Zu Ehren von ihrer Stadt haben sie Element 61 "florentium" genannt. Die Ergebnisse wurden 1926 veröffentlicht, aber die Wissenschaftler haben behauptet, dass die Versuche 1924 angestellt wurden. Auch 1926 hat eine Gruppe von Wissenschaftlern von der Universität Illinois an Urbana-Champaign, Smith Hopkins und Len Yntema die Entdeckung des Elements 61 veröffentlicht. Sie haben es "illinium" nach der Universität genannt. Wie man zeigte, waren beide dieser berichteten Entdeckungen falsch, weil die Spektrum-Linie, die zum Element 61 "entsprochen" hat, zu diesem von didymium identisch war; die Linien, die vorgehabt sind, dem Element 61 zu gehören, haben sich erwiesen, einigen Unreinheiten (Barium, Chrom und Platin) zu gehören.

1934 hat Josef Mattauch schließlich die Isobare-Regel formuliert. Eine der indirekten Folgen dessen war diese Regel war, dass Element 61 unfähig war, stabile Isotope zu bilden. 1938 wurde ein Kernexperiment durch H durchgeführt. B. Gesetz u. a. an der Ohio Staatlichen Universität. Die nuclides erzeugt waren sicher nicht Radioisotope des Neodyms oder Samariums, und der Name "cyclonium" wurde vorgeschlagen, aber es gab einen Mangel am chemischen Beweis, dass Element 61 erzeugt wurde und die Entdeckung nicht größtenteils anerkannt.

Entdeckung und Synthese von Promethium-Metall

Promethium wurde zuerst erzeugt und am Eiche-Kamm Nationales Laboratorium (Laboratorien von Clinton am Punkt) 1945 von Jacob A. Marinsky, Lawrence E. Glendenin und Charles D. Coryell durch die Trennung und Analyse der Spaltungsprodukte des im Grafit-Reaktor bestrahlten Uran-Brennstoffs charakterisiert; jedoch, mit der vom Militär verbundenen Forschung während des Zweiten Weltkriegs zu beschäftigt seiend, haben sie ihre Entdeckung bis 1947 nicht bekannt gegeben. Der ursprüngliche vorgeschlagene Name war "clintonium" nach dem Laboratorium, wo die Arbeit geführt wurde; jedoch wurde der Name "prometheum" von Grace Mary Coryell, der Frau von einem der Entdecker angedeutet. Es wird aus Prometheus abgeleitet, der Koloss in der griechischen Mythologie, der Feuer Gestell Olymp gestohlen hat und es zur Menschheit heruntergebracht hat und symbolisiert "sowohl die Kühnheit als auch den möglichen Missbrauch des Menschheitsintellekts." Die Rechtschreibung wurde dann zum "Promethium" geändert, wie das im näheren in Übereinstimmung mit anderen Metallen war.

Image:Jacob_A_Marinsky.jpg|Jacob A. Marinsky

Image:Larry_E_Glendenin.jpg|Lawrence E. Glendenin

Image:Charles D. Coryell M.I.T. May 1947.png|Charles D. Coryell

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1963 wurde Promethium (III) Fluorid verwendet, um Promethium-Metall zu machen. Provisorisch gereinigt von Unreinheiten des Samariums, Neodyms und Americiums, wurde es in einen Tantal-Schmelztiegel gestellt, der in einem anderen Tantal-Schmelztiegel gelegen wurde; der Außen-hat Lithiummetall (das Übermaß von 10 Malen im Vergleich zum Promethium) enthalten. Nach dem Schaffen eines Vakuums wurden die Chemikalien gemischt, um Promethium-Metall zu erzeugen:

:PmF + 3 Li  Premierminister + 3 LiF

Die erzeugte Promethium-Probe wurde verwendet, um einige Eigenschaften von Metall wie sein Schmelzpunkt zu messen.

1963 wurden mit dem Ionaustauschmethoden an ORNL verwendet, um ungefähr zehn Gramme des Promethiums vom Kernreaktor-Brennstoff in einer Prozession gehende Verschwendung vorzubereiten.

Heute wird Promethium noch von den Nebenprodukten der Uran-Spaltung wieder erlangt; es kann auch durch das Bombardieren von Nd mit Neutronen erzeugt werden, es in Nd verwandelnd, der in den Premierminister durch den Beta-Zerfall mit einer Halbwertzeit von 11 Tagen verfällt.

Produktion

Die Produktionsmethoden für verschiedene Isotope ändern sich. Das für das Promethium 147 wird gegeben, weil es das einzige Isotop mit Industrieanwendungen ist. Promethium 147 wird in großen Mengen (im Vergleich zu anderen Isotopen) durch das Bombardieren von Uran 235 mit Thermalneutronen erzeugt. Die Produktion ist an 2.6 % relativ hoch. Eine andere Weise, Promethium 147 zu erzeugen, ist über das Neodym 147, der zum Promethium 147 mit einer kurzen Halbwertzeit verfällt. Neodym 147 kann entweder durch das Bombardieren des bereicherten Neodyms 146 mit Thermalneutronen oder durch das Bombardieren eines Uran-Karbid-Ziels mit energischen Protonen in einem Partikel-Gaspedal erhalten werden. Eine andere Methode ist, Uran 238 mit schnellen Neutronen zu bombardieren, um schnelle Spaltung zu verursachen, die, unter vielfachen Reaktionsprodukten, Promethium 147 schafft.

Schon in den 1960er Jahren Eiche-Kamm konnte Nationales Laboratorium 650 Gramme des Promethiums pro Jahr erzeugen. Zurzeit waren die Vereinigten Staaten das einzige Land, um es in bedeutenden Mengen zu erzeugen. Jedoch hat groß angelegte Produktion jetzt in den Vereinigten Staaten angehalten, und jetzt ist das einzige Land, das Promethium 147 auf einem relativ in großem Umfang erzeugt, Russland. Jedoch bezüglich 2010 planen die Vereinigten Staaten, einen Reaktor zu bauen, um Promethium 147 Produktion als Interesse fortzusetzen, in dem nuclide in den 2000er Jahren zugenommen hat.

Anwendungen

Promethium wird meistens zu Forschungszwecken verwendet; jedoch wird ein Promethium-Isotop außerhalb Laboratorien verwendet. Das ist Promethium 147, meistens verwendet als das Oxyd, das in Milligramm-Mengen erhalten ist. Dieses Isotop strahlt Gammastrahlung nicht aus, und hat einen kleinen Durchschnitt, der in der Sache, und eine relativ lange Halbwertzeit geführt ist.

• Radioionizers, die auf dem Promethium 147 gestützt sind, beseitigen elektrostatische Anklagen dadurch, Mikroampere-Ströme abzugeben.
• Als eine leichte Quelle für Signale, mit Phosphor, um die Beta-Radiation zu absorbieren und Licht zu erzeugen. Der nuclide verursacht Altern des Phosphors nicht, wie Alpha-Emitter tun. Trotz seiner kleinen Größe stellt es Stabilität der Funktion seit ein paar Jahren zur Verfügung. Ursprünglich wurde Radium 226 zum Zweck verwendet, aber es wurde später durch das Promethium 147 und Tritium (Wasserstoff 3) ersetzt. Promethium kann zu Tritium aus Sicherheitsgründen bevorzugt werden.
• In einer Atombatterie, in der Zellen die ausgestrahlten Beta-Partikeln gewinnen, um einen elektrischen Strom zu erzeugen, der in ferngelenkten Geschossen, Bewachungen oder Radios zu verwenden ist. Sie haben eine nützliche Lebenszeit von ungefähr fünf Jahren.
• Promethium hat möglichen zukünftigen Nutzen in tragbaren Röntgenstrahl-Quellen, und als Hilfshitze- oder Macht-Quellen für Raumsonden und Satelliten (obwohl das Alpha-Emitter-Plutonium 238 normal für verwandten Gebrauch des grössten Teiles der Raumerforschung geworden ist).
• Promethium wird verwendet, um die Dicke von Materialien zu messen. Entdecker können die Dicke eines Stückes von Metall durch das Messen des Betrags der Radiation von einer Promethium-Probe messen, die das Metall durchführt. Die Entdecker können die Produktion dieser Metallstücke automatisch halten, wenn zu viel oder zu wenig Radiation das Metall durchführt, anzeigend, dass die Dicke des Metalls nicht richtig ist.

Vorsichtsmaßnahmen

Das Element, wie anderer lanthanides, hat keine biologische Rolle. Promethium 147 kann Röntgenstrahlen während seines Beta-Zerfalls ausstrahlen, die für den ganzen lifeforms gefährlich sind. Wechselwirkungen mit winzigen Mengen des Promethiums 147 sind nicht gefährlich, wenn bestimmte Vorsichtsmaßnahmen beobachtet werden. Im Allgemeinen sollten Handschuhe, Schuhwerk-Deckel, Sicherheitsbrille, und eine Außenschicht oder leicht entfernte Schutzkleidung verwendet werden.

Es ist nicht bekannt, welche menschliche Organe durch die Wechselwirkung mit dem Promethium betroffen werden; ein möglicher Kandidat ist die Knochen-Gewebe. Gesiegeltes Promethium 147 ist nicht gefährlich. Jedoch, wenn das Verpacken beschädigt wird, dann wird Promethium gefährlich zur Umgebung und den Menschen. Wenn radioaktive Verunreinigung gefunden wird, sollte das verseuchte Gebiet mit Wasser und Seife gewaschen werden, aber, wenn auch Promethium hauptsächlich die Haut betrifft, sollte die Haut nicht losgerissen werden. Wenn eine Promethium-Leckstelle gefunden wird, sollte das Gebiet als gefährlich und ausgeleert identifiziert werden, und mit Notdiensten muss in Verbindung gesetzt werden.

Keine Gefahren beiseite von der Radioaktivität sind gezeigt worden.

Bibliografie

Außenverbindungen

• WebElements.com - Promethium
• Es ist - Promethium elementar