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鉕
(化學元素)
鎖定
- 中文名
- 鉕
- 外文名
- Promethium
- CAS登錄號
- 7440-12-2
- 熔 點
- 1042 ℃
- 沸 點
- 3000 ℃
- 密 度
- 7.264 g/cm³
- 外 觀
- 銀白色或灰色光澤
- 應 用
- 用作密度計、測厚儀的放射線源。與硫化鋅混合可制熒光粉,用於航標燈,還可用於製造空間應用的核能電池。
- 元素符號
- Pm
- 原子序數
- 61
- 週 期
- 第六週期
- 族
- III B族
- 區
- f區
- 原子量
- [145]
- 電子排布
- [Xe] 4f56s2
- 原子半徑
- 183.4pm
- 元素類別
- 鑭系元素
鉕研究簡史
發現人:馬林茨基(J.A.Marinky)、格倫丁寧(L.E.Glendenin)和克里爾(C.Coryell)
發現年代:1945年
發現過程:1945年馬林茨基、格倫丁寧和克里爾(C.Coryell),從裂變產物的殘餘物中分離製得
[3]
。
1902年,捷克化學家博胡斯拉夫布勞納發現的所有相鄰的鑭系元素釹和釤之間的差異是最大的,作為結論,他建議有一個元素有它們之間的中間性質。這一預測在1914年由亨利·莫斯利所證實,同時他發現有幾個原子序數並沒有相對應的元素,分別為43,61,72,75,85,87。隨着對元素表中族與族之間知識的差距,所以開始進行預測地球和自然環境中的稀有元素。利用巴西礦物獨居石的分級結晶分離一硝酸鹽的稀土元素後,它們得到的溶液主要含有釤。此溶液得到X-ray的光譜屬於釤和元素61。為了紀念他們的城市,他們命名的元素61為“florentium"。該研究結果發表在1926年,但科學家們聲稱的實驗是在1924年。
此外,在1926年,一組科學家從伊利諾伊大學Urbana-Champaign分校,史密斯霍普金斯和萊昂英特馬公佈的元素61的發現。他們把它命名為"illinium"。這些發現被指出是錯誤的,因為在所謂元素61的光譜上的線跟釹是相同的,這些線被發現是一些雜質(鋇,鉻和鉑)組成的。
1939年,加州大學用60英寸迴旋加速器製造鉕,但它沒有實現。
1945年,美國田納西州橡樹嶺克林頓實驗室的研究人員馬林茨基、格倫丁寧和克里爾在鈾裂變產物中發現了61號元素。他們應用了新的離子色層分離法把它分離出來,並研究了它。新元素並命名為promethium,元素符號定為Pm,名稱來自希臘神話中偷取火種給人類的英雄普羅米修斯(Prometheus)。1949年國際純粹和應用化學聯合會接受了這一名稱。
鉕是繼鍀之後,人工製得的第二個化學元素。在天然礦物中尋找61號元素的工作,花費了科學家們不少的時間和精力,但最後都無功而返。後來在“同位素統計規則”的指導下,科學家們放棄了從天然礦石中尋找,而走向核反應的產物中
[4]
。(然而,微量的鉕的確以核裂變的結果出現在鈾礦石中,但總量少於礦石的每百萬噸1微克。)
1947年,馬林斯基(J.A.Marinsky)、格倫丹寧(L.E.Glendenin)和科里爾(C.E.Coryell)從鈾的裂變產物中發現了61號元素,用希臘神話中的神名普羅米修斯(Prometheus)命名為鉕(Promethium)。
一直到1948年,才製得可以看得見並可稱重的氯化鉕(PmCl3,黃色)和硝酸鉕(Pm(NO3)3)各3毫克。1965年從6000噸鈾礦中取得350毫克鉕,是鈾自動分裂的產物(一説為1986年M.阿特雷普微(M.Attrep)從剛果瀝青鈾礦中分離出鉕,含量甚微,每千克礦物中僅含4×10-15克)。這樣地殼中也找到了它。
1972年在天然鈾礦提取物中發現了147Pm(半衰期2.64年),從此Pm不再是人造元素。
迄今已合成28個鉕的同位素,鉕-147的壽命是2.6234年,β輻射弱,因而被用來製造像藥片一樣大小的原子電池。由於這種能源很安全,而且作用的時間長,具有鉕-147的電池首先應用在助聽器和輕便的無線電接受器中。
鉕理化性質
鉕物理性質
第一電離能5.55eV。放射性元素,半衰期最長的為145Pm,18年,147Pm半衰期為2.64年。雖然有較長的半衰期,但是很難大量積累它。物理性質和化學性質與釹和釕相似。其同位素不穩定。原子丰度和宇宙體重原子丰度無
[5]
。
常見化合價 | +3 |
---|---|
電負性 | 1.13 |
外圍電子排布 | 4f56s2 |
核外電子排布 | 2,8,18,23,8,2 |
同位素及放射線 | Pm-143[265y];Pm-144[360d];Pm-145[17.7y];Pm-146[5.53y];Pm-147(放β[2.62y]);Pm-148[5.37d];Pm-148m[41.3d];Pm-149[2.21d];Pm-151[1.18d] |
第一電離能 | 535kJ/mol |
第二電離能 | 1052kJ/mol |
第三電離能 | |
原子半徑 | 2.62埃 |
離子半徑 | |
共價半徑 | 1.63埃 |
鉕化學性質
原子量 | 145 |
---|---|
晶體結構 | 晶胞為六方晶胞 |
原子體積 | 22.39cm3/mol |
電離能(kJ/mol) | M - M+ 535.9 |
M+ - M2+ 1052 | |
M2+ - M3+ 2150 | |
M3+ - M4+ 3970 |
鉕製備方法
在核反應堆中人工方法制得。
鉕應用領域
(2)Pm-147放出能量低的β射線,用於製造鉕電池。作為導彈制導儀器及鐘錶的電源。此種電池體積小,能連續使用數年之久。此外,鉕還用於便攜式X-射線儀、製備熒光粉、度量厚度以及航標燈中。
(3)主要用於示蹤的研究。用來製造核能電池;如同筆尖大小的"原子電池",可用於導彈儀器、手錶和收音機的電源,是摻入硫化鋅的夜光粉原料。
(4)用量作測厚度儀器的射線源
(5)刻度和校正儀表、工業厚度計:用於鋼鐵製造、塑料工業和造紙工業。
(6)電離源:用於電子捕獲鑑定器、靜電消除器等。
(7)用作同位素熱源。
鉕危害及防護
147Pm為β輻射體,在衰變過程中,除釋放出β粒子外,還能釋放一定能量的γ射線。因此147Pm源可引發γ外照射;事故工況下,147Pm泄漏可對人體形成β射線外照射,或經呼吸道、消化道及完整皮膚及傷口進入人體引發內照射。
鉕診斷治療
(2)H-73-10是我國合成的新型螯合劑,能顯著降低147Pm在肝、骨中的滯留量,增加147Pm在尿中的排出率。
(3)N-雙羧甲基氨基乙酰對氨基水楊酸、3-N,N-雙羧甲基氨甲基-5-乙氧羰基鄰苯二酚和N,N-雙羧甲基氨基乙酰半胱氨酸。三種新促排劑能明顯增高尿、糞147Pm排出量,其中以N,N-雙羧甲基氨基乙酰半胱氨酸效果最佳。
- 參考資料
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- 1. 王箴. 化工詞典[M]. 化學工業出版社, 2000.
- 2. 祝霖主編.高等學校試用教材 放射化學.北京:原子能出版社,1985.07:210
- 3. 陳祖義, 程薇, 章力幹. 稀土元素鉕(~(147)Pm)在水生食物鏈中的生物富集研究[J]. 中國核科技報告, 1998.
- 4. 陶祖貽. 放射性元素鉕的發現——離子交換分離技術的貢獻[J]. 離子交換與吸附, 1992(4):362-365.
- 5. 徐翔飛. 簡明英漢化學化工詞典[J]. 1984.
- 6. 李梅 柳召剛 吳錦繡 胡豔宏編著.稀土元素及其分析化學.北京:化學工業出版社,2009年8月第一版第一次印刷
- 7. 袁木棋. 稀土金屬資源的開發前景[J]. 今日科技, 1988(12):6-7.
- 8. 朱壽彭. 夜光塗料鉕-147的放射毒理學進展[J]. 工業衞生與職業病, 1985(5).
- 9. 蘇崑源, 高獻華. 幾種促排劑對鉕-147的促排效果[J]. 輻射防護, 1984(2):53-55.