Прометий — интересный элемент, если принять во внимание его физические и химические свойства, а также его возникновение и производство. Это чрезвычайно редкий металл: в любой момент времени в земной коре встречается всего около 500–600 граммов. Однако он нестабилен и поэтому подвергается радиоактивному распаду с образованием различных изотопов. Это единственный редкоземельный радиоактивный металл в таблице Менделеева.
Прометий классифицируется как редкоземельный металл, принадлежащий к ряду лантаноидов. Элемент был открыт в 1945 году Джейкобом А. Маринкси, Лоуренсом Э. Гленденином и Чарльзом Д. Кориеллом и был назван в честь Прометея из греческой мифологии. Из-за ограниченной доступности и высокой радиоактивности он в основном используется в исследовательских целях. Некоторые первые исследователи Манхэттенского проекта в Ок-Ридже, штат Теннесси, обнаружили изотоп прометий-147 в побочных продуктах деления урана. Их открытие было позже подтверждено с помощью масс-спектрометра и опубликовано в 1947 году.
Большинство практических применений прометия ограничиваются только химическими соединениями изотопа прометия-147, хотя прометий-145 является наиболее стабильным изотопом прометия. Эти химические соединения используются при изготовлении светящихся красок, атомных батарей и приборов для измерения толщины.
Свойства редкоземельного элемента прометия
Физические свойства
- Согласно исследованиям, металл серебристо-белого цвета. Он образует соли, которые светятся в темноте бледно-голубым или зеленым светом.
- Этот элемент имеет очень высокие температуры плавления и кипения: 1050°С и 3000°С соответственно.
- Имеет плотность 7,26 г/см3.
- При образовании соединений атом прометия (содержащий 61 электрон) теряет два своих крайних электрона и один из 4f-электронов.
- Его атомный радиус является вторым по величине среди всех лантаноидов. Однако она лишь немногим больше, чем у соседних элементов.
- Многие из его свойств зависят от его положения среди лантаноидов.
- Элемент имеет двойную шестиугольную плотноупакованную структуру с твердостью 63 кг/мм2.
Химические свойства
Элемент прометий довольно нестабилен, и это ограничило объем исследований, направленных на понимание элемента, а также его применение в повседневной жизни. Вот некоторые известные химические свойства прометия:
- Прометий — радиоактивный редкоземельный элемент. Он излучает бета-излучение. Этот элемент имеет несколько изотопов, все из которых радиоактивны по своей природе.
- Когда прометий смешивается с другими элементами, он образует соли, но проявляет реакции только для одной стабильной степени окисления +3.
- При бомбардировке обогащенного урана тепловыми нейтронами образуется прометий-147. Когда неодим-146 бомбардируется нейтронами, образуется неодим-147. Эта бета-версия распадается в течение 11 дней (период полураспада) с образованием прометия-147.
- Из элемента прометия было синтезировано несколько других радиоактивных материалов. Однако большинство из них не были широко изучены из-за нестабильности металла.
- Кислые растворы, содержащие ионы Pm3+, можно обработать аммиаком с образованием студенистого светло-коричневого осадка гидроксида, нерастворимого в воде.
- Прометий растворяется в азотной кислоте с образованием нитрата Pm(NO3)3, который растворим в воде, и в этом случае он образует розовые кристаллы.
- Сульфат прометия мало растворим в воде.
- Оксид прометия аналогичен соответствующей соли самария вместо соли неодима.
- При нагревании до 600 °С порошок кристаллизуется в кубическую решетку. Далее он отжигается при 800 °С и 1750 °С, необратимо переходя в моноклинную и гексагональную фазы соответственно.
Применение редкоземельного элемента прометия
- Применение прометия в основном ограничивается исследовательскими целями из-за нестабильности его изотопов. Кроме того, его предложение относительно ограничено. Однако прометий-147, который в небольших количествах получают в виде оксида или хлорида, не излучает гамма-лучи. Его излучение имеет относительно небольшую глубину проникновения в вещество и относительно больший период полураспада, чем другие изотопы.
- Он используется для выработки электроэнергии в атомных батареях. Бета-частицы, производимые прометием-147, преобразуются в электрический ток, когда небольшой источник прометия помещается между двумя полупроводниковыми пластинами.
- Радиоактивный распад прометия используется для получения люминофора, излучающего свет, который преобразуется в электричество с помощью солнечного элемента.
- Прометий также можно использовать в качестве источника рентгеновских лучей и радиоактивности в измерительных приборах.
- В измерительных приборах прометий используется для измерения толщины материалов путем измерения количества излучения от источника прометия, которое проникает и проходит через образец.
- Элемент также используется в качестве кардиостимулятора. Это светящаяся краска, содержащая люминофор. Он способен поглощать бета-излучение, испускаемое прометием-147.
Подведение итогов
Прометий — 61-й элемент таблицы Менделеева, принадлежащий к ряду металлов лантаноидов. Элемент встречается в различных изотопных формах, все из которых радиоактивны. Прометий очень ограничен в наличии в природе и весьма нестабилен. Из-за этого большинство практических применений прометия ограничиваются только химическими соединениями изотопа прометия-147. Но в целом элемент в основном используется в научных исследованиях.