钷(po)(Promethium),元素(su)符號為Pm,原子(zi)序數為61,是一種(zhong)具(ju)有(you)放射(she)性的鑭(lan)系稀土元素(su)之一。已知有(you)17種(zhong)同位素(su)和4種(zhong)同質(zhi)異能素(su)。其中(zhong)最(zui)重要的是從鈾裂變(bian)產(chan)物中(zhong)提取或(huo)用(yong)中(zhong)子(zi)照射(she)146Nd制得(de)的147Pm(半(ban)衰期2.64年)。
發現人:馬林茨基(J.A.Marinky)、格倫丁(ding)寧(L.E.Glendenin)和克里爾(C.Coryell)
發現年代:1945年
發現(xian)過程:1945年馬林茨基、格倫丁寧和克(ke)里爾(C.Coryell),從裂變產物(wu)的殘(can)余物(wu)中(zhong)分離(li)制得。
1902年(nian),捷克化學(xue)家(jia)博胡斯(si)拉夫布勞(lao)納發現的(de)(de)所有(you)相(xiang)鄰(lin)的(de)(de)鑭(lan)系元(yuan)(yuan)素(su)釹和釤之(zhi)間的(de)(de)差異是(shi)最大的(de)(de),作為(wei)結(jie)論,他(ta)建議(yi)有(you)一(yi)個元(yuan)(yuan)素(su)有(you)它們(men)之(zhi)間的(de)(de)中(zhong)間性質。這一(yi)預(yu)測在1914年(nian)由亨利·莫斯(si)利所證實(shi)(shi),同時他(ta)發現有(you)幾個原子序數(shu)并沒有(you)相(xiang)對應的(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su),分(fen)別為(wei)43,61,72,75,85,87。隨(sui)著對元(yuan)(yuan)素(su)表中(zhong)族與族之(zhi)間知識的(de)(de)差距,所以開始進(jin)行預(yu)測地球和自(zi)然環(huan)境(jing)中(zhong)的(de)(de)稀有(you)元(yuan)(yuan)素(su)。利用巴(ba)西礦物獨居(ju)石的(de)(de)分(fen)級結(jie)晶分(fen)離一(yi)硝(xiao)酸(suan)鹽的(de)(de)稀土元(yuan)(yuan)素(su)后(hou),它們(men)得到(dao)的(de)(de)溶液(ye)主要含有(you)釤。此溶液(ye)得到(dao)X-ray的(de)(de)光譜屬于釤和元(yuan)(yuan)素(su)61。為(wei)了紀念(nian)他(ta)們(men)的(de)(de)城市,他(ta)們(men)命名(ming)的(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su)61為(wei)“florentium"。該研究結(jie)果(guo)發表在1926年(nian),但(dan)科學(xue)家(jia)們(men)聲稱的(de)(de)實(shi)(shi)驗是(shi)在1924年(nian)。
此外,在1926年,一組科學(xue)家(jia)從伊(yi)(yi)利諾伊(yi)(yi)大(da)學(xue)Urbana-Champaign分校,史密斯(si)霍普金斯(si)和萊昂英特馬公布的(de)元素(su)61的(de)發現。他們把它命名(ming)為(wei)(wei)"illinium"。這些(xie)發現被(bei)指出是(shi)錯誤的(de),因為(wei)(wei)在所謂元素(su)61的(de)光(guang)譜上的(de)線(xian)跟釹是(shi)相同的(de),這些(xie)線(xian)被(bei)發現是(shi)一些(xie)雜質(鋇,鉻(ge)和鉑)組成(cheng)的(de)。
1939年,加州大學用60英寸(cun)回旋(xuan)加速器(qi)制造钷(po),但它沒(mei)有(you)實現。
1945年,美國田納西州(zhou)橡(xiang)樹嶺克林頓實驗室的(de)研究人員馬(ma)林茨基、格(ge)倫丁寧(ning)和克里爾(er)在鈾裂(lie)變產物中(zhong)發現了(le)61號元(yuan)素(su)。他們(men)應用了(le)新的(de)離(li)子(zi)色層分離(li)法把它(ta)分離(li)出來,并研究了(le)它(ta)。新元(yuan)素(su)并命名為promethium,元(yuan)素(su)符號定為Pm,名稱來自希臘神話中(zhong)偷(tou)取火種給(gei)人類的(de)英(ying)雄普羅米修斯(si)(Prometheus)。1949年國際純粹和應用化學聯合會接(jie)受了(le)這(zhe)一名稱。
钷是繼(ji)锝之后(hou),人工制得(de)的(de)(de)第(di)二個(ge)化(hua)學元(yuan)素(su)。在(zai)天然礦(kuang)(kuang)物中(zhong)(zhong)尋找(zhao)61號元(yuan)素(su)的(de)(de)工作,花費(fei)了科學家們不少的(de)(de)時間(jian)和精力(li),但(dan)最后(hou)都無功而返。后(hou)來(lai)在(zai)“同位素(su)統計規則”的(de)(de)指(zhi)導下,科學家們放棄了從天然礦(kuang)(kuang)石(shi)中(zhong)(zhong)尋找(zhao),而走向核(he)(he)反應的(de)(de)產物中(zhong)(zhong)。(然而,微量的(de)(de)钷的(de)(de)確以核(he)(he)裂變的(de)(de)結果出現(xian)在(zai)鈾礦(kuang)(kuang)石(shi)中(zhong)(zhong),但(dan)總量少于礦(kuang)(kuang)石(shi)的(de)(de)每百萬噸(dun)1微克。)
1947年(nian),馬林斯基(J.A.Marinsky)、格倫丹寧(L.E.Glendenin)和科(ke)里爾(er)(C.E.Coryell)從鈾的裂變產物中發(fa)現了61號元素,用希(xi)臘神話(hua)中的神名普羅米修斯(Prometheus)命名為钷(Promethium)。
一直到1948年(nian)(nian),才制(zhi)得(de)可以看(kan)得(de)見并可稱(cheng)重的(de)氯化钷(po)(po)(PmCl3,黃色)和(he)硝(xiao)酸(suan)钷(po)(po)(Pm(NO3)3)各3毫克。1965年(nian)(nian)從6000噸鈾(you)礦中(zhong)取得(de)350毫克钷(po)(po),是鈾(you)自動分裂的(de)產物(一說為1986年(nian)(nian)M.阿(a)特雷普微(M.Attrep)從剛果瀝青鈾(you)礦中(zhong)分離出钷(po)(po),含量甚微,每千克礦物中(zhong)僅含4×10-15克)。這樣地殼(ke)中(zhong)也(ye)找到了它。
1972年(nian)在天(tian)然鈾礦提取(qu)物中發現了(le)147Pm(半衰期2.64年(nian)),從此Pm不(bu)再是人(ren)造元素。
迄今已(yi)合成28個钷(po)(po)的(de)(de)同位素,钷(po)(po)-147的(de)(de)壽命是(shi)2.6234年,β輻射(she)弱,因而(er)被用來制造像(xiang)藥片一(yi)樣(yang)大小的(de)(de)原子(zi)電(dian)池。由于這種能源很安(an)全,而(er)且作用的(de)(de)時(shi)間長,具有钷(po)(po)-147的(de)(de)電(dian)池首先應(ying)用在(zai)助聽器(qi)和輕便的(de)(de)無線(xian)電(dian)接受器(qi)中。
第(di)一電離能(neng)5.55eV。放射性(xing)元素,半(ban)衰期(qi)最長的(de)為145Pm,18年,147Pm半(ban)衰期(qi)為2.64年。雖然有較長的(de)半(ban)衰期(qi),但是很難(nan)大(da)量積(ji)累它。物理性(xing)質和(he)化學性(xing)質與釹(nv)和(he)釕相似(si)。其同位(wei)素不穩定。原子(zi)豐度和(he)宇宙體重原子(zi)豐度無。
常見化合價 3
電負性 1.13
外(wai)圍電子排布(bu) 4f56s2
核外(wai)電子排(pai)布 2,8,18,23,8,2
同(tong)位素及(ji)放射線(xian) 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(neng) 535kJ/mol
第二電離(li)能 1052kJ/mol
第三電離(li)能 2150kJ/mol
原子半徑(jing) 2.62埃
離子半(ban)徑 0.979埃
共價半徑 1.63埃
原子量 145
晶(jing)體結構(gou) 晶(jing)胞為六方晶(jing)胞
原子(zi)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(fan)應堆中(zhong)人工方法制得。
(1)可作(zuo)熱(re)源。為真空探測和(he)人(ren)造(zao)衛(wei)星提供輔助能量(liang)。
(2)Pm-147放出能量低的β射線,用于(yu)制(zhi)(zhi)造钷電池(chi)。作(zuo)為導彈制(zhi)(zhi)導儀器(qi)及鐘表(biao)的電源。此種電池(chi)體積小,能連續使(shi)用數年之久(jiu)。此外,钷還用于(yu)便攜式X-射線儀、制(zhi)(zhi)備熒光粉(fen)、度量厚(hou)度以及航標燈中(zhong)。
(3)主(zhu)要用于示蹤的研究。用來制(zhi)造(zao)核能電(dian)池(chi);如同筆尖大(da)小的"原子電(dian)池(chi)",可用于導(dao)彈儀(yi)器、手表和收音機的電(dian)源,是摻入硫化鋅的夜光粉原料(liao)。
(4)用(yong)量作(zuo)測厚度(du)儀器的射(she)線源(yuan)
(5)刻度和(he)(he)校正儀表(biao)、工業厚(hou)度計:用于(yu)鋼(gang)鐵制(zhi)造(zao)、塑料工業和(he)(he)造(zao)紙工業。
(6)電(dian)(dian)離(li)源:用于電(dian)(dian)子捕獲(huo)鑒定器(qi)、靜電(dian)(dian)消除器(qi)等。
(7)用作同位(wei)素(su)熱源。
對(dui)于147Pm密封源來講,在正常使用或(huo)操(cao)作的(de)條件下不(bu)存在環(huan)境(jing)影響(xiang)問題(ti),或(huo)環(huan)境(jing)影響(xiang)很(hen)小。但(dan)在密封源包殼(ke)破裂、放射源失控等情況下可(ke)能對(dui)環(huan)境(jing)造成一定污染。
147Pm為(wei)β輻射(she)體,在衰變過程(cheng)中,除釋放出(chu)β粒子外,還能(neng)釋放一定能(neng)量的(de)γ射(she)線(xian)。因此147Pm源可(ke)引發(fa)γ外照(zhao)射(she);事故(gu)工況下,147Pm泄(xie)漏(lou)可(ke)對人體形成β射(she)線(xian)外照(zhao)射(she),或經呼吸道、消化(hua)道及完整皮膚及傷口進入(ru)人體引發(fa)內照(zhao)射(she)。
147Pm促排:
(1)氨羧型絡(luo)合劑:DTPA、三亞乙基四(si)胺六乙酸(suan)(TTHA)、乙二(er)胺四(si)乙酸(suan)(EDTA)和(he)喹胺酸(suan)等,促(cu)排效果最(zui)好。
(2)H-73-10是(shi)我(wo)國合(he)(he)成的(de)新型螯合(he)(he)劑,能顯著降(jiang)低147Pm在(zai)肝、骨中(zhong)的(de)滯留量,增加147Pm在(zai)尿中(zhong)的(de)排出率。
(3)N-雙羧甲基氨(an)基乙(yi)酰對氨(an)基水楊酸(suan)、3-N,N-雙羧甲基氨(an)甲基-5-乙(yi)氧羰基鄰苯二酚和(he)N,N-雙羧甲基氨(an)基乙(yi)酰半(ban)胱(guang)氨(an)酸(suan)。三種新促排劑能明顯增高尿、糞147Pm排出(chu)量,其中以(yi)N,N-雙羧甲基氨(an)基乙(yi)酰半(ban)胱(guang)氨(an)酸(suan)效果最(zui)佳(jia)。