钷(po)(Promethium),元素(su)(su)符號為(wei)Pm,原(yuan)子序數為(wei)61,是一種(zhong)具(ju)有放射性的(de)鑭系稀土元素(su)(su)之一。已(yi)知有17種(zhong)同位素(su)(su)和4種(zhong)同質異能素(su)(su)。其中最重要(yao)的(de)是從(cong)鈾裂變產物中提取或(huo)用中子照射146Nd制得的(de)147Pm(半(ban)衰期2.64年)。
發現(xian)人:馬(ma)林茨基(ji)(J.A.Marinky)、格倫(lun)丁寧(ning)(L.E.Glendenin)和(he)克里爾(er)(C.Coryell)
發現年代:1945年
發現過程:1945年馬林茨基、格倫(lun)丁寧和克里爾(C.Coryell),從(cong)裂變產物的殘余物中分離制得(de)。
1902年(nian),捷克化學家博胡斯(si)拉(la)夫布(bu)勞納發現的所(suo)(suo)有相(xiang)鄰的鑭(lan)系元(yuan)素(su)(su)(su)(su)釹和(he)釤(shan)之間(jian)的差異是最(zui)大的,作為結論,他(ta)建議(yi)有一個元(yuan)素(su)(su)(su)(su)有它們(men)之間(jian)的中間(jian)性(xing)質。這(zhe)一預測在1914年(nian)由亨(heng)利(li)·莫斯(si)利(li)所(suo)(suo)證(zheng)實,同時他(ta)發現有幾個原子序數并沒(mei)有相(xiang)對(dui)應的元(yuan)素(su)(su)(su)(su),分別為43,61,72,75,85,87。隨著對(dui)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)表中族與族之間(jian)知(zhi)識的差距,所(suo)(suo)以開始(shi)進行預測地球和(he)自然環境中的稀(xi)有元(yuan)素(su)(su)(su)(su)。利(li)用巴西礦物獨居(ju)石的分級結晶分離(li)一硝酸鹽的稀(xi)土元(yuan)素(su)(su)(su)(su)后,它們(men)得到的溶液(ye)(ye)主要含有釤(shan)。此(ci)溶液(ye)(ye)得到X-ray的光譜屬于釤(shan)和(he)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)61。為了(le)紀念他(ta)們(men)的城市,他(ta)們(men)命(ming)名(ming)的元(yuan)素(su)(su)(su)(su)61為“florentium"。該研究結果發表在1926年(nian),但(dan)科學家們(men)聲稱(cheng)的實驗(yan)是在1924年(nian)。
此外,在1926年,一(yi)組(zu)(zu)科學家(jia)從伊利諾(nuo)伊大學Urbana-Champaign分校,史(shi)密斯霍普(pu)金斯和萊(lai)昂英特馬公布(bu)的(de)元素61的(de)發現。他們把它(ta)命名為"illinium"。這些(xie)發現被指出是(shi)錯誤的(de),因為在所(suo)謂元素61的(de)光譜上的(de)線(xian)跟釹是(shi)相同的(de),這些(xie)線(xian)被發現是(shi)一(yi)些(xie)雜(za)質(鋇,鉻和鉑)組(zu)(zu)成的(de)。
1939年,加州大學(xue)用60英寸回(hui)旋加速器(qi)制(zhi)造钷,但(dan)它沒有實現(xian)。
1945年,美國田納西州橡樹嶺克林頓實驗室的研(yan)究(jiu)人(ren)員馬林茨基、格倫(lun)丁寧(ning)和(he)(he)克里爾在鈾裂(lie)變產物(wu)中(zhong)發現了(le)61號元(yuan)素。他們應用了(le)新(xin)的離(li)子色層分離(li)法把它分離(li)出來(lai),并(bing)研(yan)究(jiu)了(le)它。新(xin)元(yuan)素并(bing)命名為promethium,元(yuan)素符號定(ding)為Pm,名稱來(lai)自希(xi)臘神話中(zhong)偷取火種(zhong)給(gei)人(ren)類的英雄普羅(luo)米修(xiu)斯(Prometheus)。1949年國際純(chun)粹和(he)(he)應用化學聯(lian)合會接(jie)受了(le)這一名稱。
钷是繼(ji)锝之后(hou),人工制得的(de)第二個化(hua)學(xue)元素(su)。在(zai)天然(ran)(ran)礦(kuang)物(wu)中尋(xun)找61號元素(su)的(de)工作,花費了(le)科(ke)學(xue)家們不少(shao)的(de)時間(jian)和精力,但最(zui)后(hou)都無功而返。后(hou)來在(zai)“同位素(su)統計規則”的(de)指(zhi)導下(xia),科(ke)學(xue)家們放棄(qi)了(le)從天然(ran)(ran)礦(kuang)石(shi)中尋(xun)找,而走向核反應的(de)產(chan)物(wu)中。(然(ran)(ran)而,微(wei)量的(de)钷的(de)確以核裂(lie)變的(de)結果出(chu)現(xian)在(zai)鈾礦(kuang)石(shi)中,但總(zong)量少(shao)于礦(kuang)石(shi)的(de)每(mei)百(bai)萬噸(dun)1微(wei)克。)
1947年,馬林斯基(J.A.Marinsky)、格倫(lun)丹寧(L.E.Glendenin)和科里爾(C.E.Coryell)從鈾的裂(lie)變產物(wu)中發(fa)現了61號元(yuan)素,用希(xi)臘(la)神(shen)話(hua)中的神(shen)名普羅米(mi)修斯(Prometheus)命名為(wei)钷(Promethium)。
一直到1948年,才制(zhi)得可以看得見并(bing)可稱重(zhong)的(de)氯化钷(po)(PmCl3,黃色)和硝酸(suan)钷(po)(Pm(NO3)3)各3毫(hao)克。1965年從(cong)6000噸鈾(you)礦中取得350毫(hao)克钷(po),是鈾(you)自動(dong)分(fen)裂的(de)產物(一說為1986年M.阿特雷普微(M.Attrep)從(cong)剛果瀝青鈾(you)礦中分(fen)離出钷(po),含量(liang)甚(shen)微,每千克礦物中僅含4×10-15克)。這樣地(di)殼中也找(zhao)到了它。
1972年在天(tian)然鈾(you)礦提取(qu)物中發現了147Pm(半衰(shuai)期(qi)2.64年),從(cong)此(ci)Pm不(bu)再是人造元(yuan)素。
迄今已合成28個钷(po)的(de)同位素(su),钷(po)-147的(de)壽命是2.6234年(nian),β輻射(she)弱,因而被用來制(zhi)造像藥(yao)片一樣大小的(de)原子電(dian)池(chi)。由于這種能源(yuan)很(hen)安全,而且(qie)作用的(de)時間長,具(ju)有钷(po)-147的(de)電(dian)池(chi)首先應用在助聽器(qi)和輕便(bian)的(de)無線電(dian)接受器(qi)中(zhong)。
第一(yi)電離(li)能5.55eV。放射性元素,半衰期最長(chang)的(de)為145Pm,18年(nian),147Pm半衰期為2.64年(nian)。雖然有較長(chang)的(de)半衰期,但是(shi)很難大量積累它。物理性質和(he)化學性質與釹(nv)和(he)釕相(xiang)似(si)。其同位素不穩定。原子(zi)(zi)豐度(du)和(he)宇宙體重原子(zi)(zi)豐度(du)無(wu)。
常見化合價 3
電負性 1.13
外(wai)圍電子(zi)排布 4f56s2
核外電子排布 2,8,18,23,8,2
同位素及放(fang)射(she)線 Pm-143[265y];Pm-144[360d];Pm-145[17.7y];Pm-146[5.53y];Pm-147(放(fang)β[2.62y]);Pm-148[5.37d];Pm-148m[41.3d];Pm-149[2.21d];Pm-151[1.18d]
第(di)一電離(li)能(neng) 535kJ/mol
第二電離能(neng) 1052kJ/mol
第三(san)電離能 2150kJ/mol
原(yuan)子半徑 2.62埃
離(li)子半徑 0.979埃
共價半徑 1.63埃(ai)
原子量 145
晶(jing)(jing)體結構 晶(jing)(jing)胞為六方(fang)晶(jing)(jing)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
在核反應堆中人工方(fang)法制得。
(1)可(ke)作熱(re)源。為(wei)真空探測和人造衛星提供輔(fu)助能(neng)量。
(2)Pm-147放出能量低的β射(she)線,用(yong)于制造(zao)钷(po)電池。作為(wei)導(dao)彈制導(dao)儀(yi)器及鐘表的電源。此(ci)(ci)種電池體(ti)積小,能連續使用(yong)數(shu)年之久(jiu)。此(ci)(ci)外(wai),钷(po)還(huan)用(yong)于便(bian)攜式X-射(she)線儀(yi)、制備熒光粉、度(du)量厚度(du)以及航標燈(deng)中。
(3)主要用于示蹤的(de)(de)(de)研究。用來(lai)制造核能電(dian)池;如(ru)同筆尖(jian)大小的(de)(de)(de)"原子電(dian)池",可用于導彈儀器、手表和收音機(ji)的(de)(de)(de)電(dian)源,是摻入硫化鋅的(de)(de)(de)夜光粉(fen)原料。
(4)用(yong)量作測厚(hou)度儀器的射(she)線源
(5)刻度(du)和校(xiao)正儀(yi)表、工(gong)業厚度(du)計:用于(yu)鋼鐵制造、塑料工(gong)業和造紙工(gong)業。
(6)電離源:用于電子捕獲(huo)鑒定(ding)器、靜電消除(chu)器等。
(7)用作同位素熱(re)源。
對于147Pm密(mi)封源來講,在(zai)(zai)正常使用(yong)或(huo)操作的條(tiao)件下(xia)不存在(zai)(zai)環(huan)境(jing)影響問題(ti),或(huo)環(huan)境(jing)影響很(hen)小(xiao)。但(dan)在(zai)(zai)密(mi)封源包殼破裂、放射源失控(kong)等情況下(xia)可能對環(huan)境(jing)造成(cheng)一定污染。
147Pm為β輻(fu)射(she)體(ti),在衰變過(guo)程中(zhong),除釋放出(chu)β粒(li)子(zi)外,還能釋放一定(ding)能量(liang)的γ射(she)線(xian)。因此147Pm源可(ke)引(yin)(yin)發(fa)γ外照射(she);事(shi)故(gu)工況(kuang)下,147Pm泄(xie)漏可(ke)對人體(ti)形(xing)成β射(she)線(xian)外照射(she),或經呼吸(xi)道、消化道及完整皮膚(fu)及傷口進入人體(ti)引(yin)(yin)發(fa)內照射(she)。
147Pm促排:
(1)氨(an)羧型絡(luo)合劑:DTPA、三(san)亞乙(yi)(yi)基四(si)胺六乙(yi)(yi)酸(TTHA)、乙(yi)(yi)二胺四(si)乙(yi)(yi)酸(EDTA)和喹(kui)胺酸等(deng),促排效果最好。
(2)H-73-10是我國合成的新型(xing)螯合劑,能顯著降低147Pm在(zai)肝、骨中的滯(zhi)留(liu)量,增加(jia)147Pm在(zai)尿中的排出率(lv)。
(3)N-雙(shuang)羧(suo)(suo)(suo)甲基(ji)氨(an)(an)基(ji)乙酰(xian)對(dui)氨(an)(an)基(ji)水楊酸、3-N,N-雙(shuang)羧(suo)(suo)(suo)甲基(ji)氨(an)(an)甲基(ji)-5-乙氧羰基(ji)鄰苯二(er)酚和N,N-雙(shuang)羧(suo)(suo)(suo)甲基(ji)氨(an)(an)基(ji)乙酰(xian)半胱(guang)氨(an)(an)酸。三種新促排劑能(neng)明顯增高尿、糞147Pm排出量,其中(zhong)以(yi)N,N-雙(shuang)羧(suo)(suo)(suo)甲基(ji)氨(an)(an)基(ji)乙酰(xian)半胱(guang)氨(an)(an)酸效(xiao)果最(zui)佳。