钷(Promethium),元素(su)符(fu)號為(wei)(wei)Pm,原子(zi)序數為(wei)(wei)61,是一種具有(you)放射性的鑭系(xi)稀土元素(su)之一。已(yi)知有(you)17種同(tong)(tong)位素(su)和4種同(tong)(tong)質(zhi)異(yi)能素(su)。其中(zhong)最(zui)重要的是從鈾(you)裂(lie)變(bian)產物(wu)中(zhong)提取(qu)或(huo)用中(zhong)子(zi)照射146Nd制得的147Pm(半衰期2.64年)。
發現人(ren):馬林茨基(J.A.Marinky)、格倫丁寧(ning)(L.E.Glendenin)和(he)克(ke)里爾(er)(C.Coryell)
發現年代(dai):1945年
發現過程(cheng):1945年馬林茨基、格倫(lun)丁寧(ning)和(he)克里爾(C.Coryell),從裂變產物的殘余物中分離制得。
1902年(nian)(nian),捷(jie)克化學家博(bo)胡斯拉(la)夫布(bu)勞納發現(xian)的(de)(de)(de)(de)所(suo)有(you)(you)相鄰(lin)的(de)(de)(de)(de)鑭系元(yuan)(yuan)素(su)(su)釹和(he)釤之間的(de)(de)(de)(de)差異是(shi)最大的(de)(de)(de)(de),作為(wei)結(jie)論,他(ta)建(jian)議有(you)(you)一(yi)個元(yuan)(yuan)素(su)(su)有(you)(you)它們之間的(de)(de)(de)(de)中間性質。這一(yi)預測(ce)在(zai)(zai)1914年(nian)(nian)由亨(heng)利·莫斯利所(suo)證實,同時(shi)他(ta)發現(xian)有(you)(you)幾個原子序數并沒有(you)(you)相對應的(de)(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su)(su),分(fen)(fen)別為(wei)43,61,72,75,85,87。隨著對元(yuan)(yuan)素(su)(su)表中族與(yu)族之間知識的(de)(de)(de)(de)差距,所(suo)以開始進行預測(ce)地球(qiu)和(he)自然環(huan)境中的(de)(de)(de)(de)稀有(you)(you)元(yuan)(yuan)素(su)(su)。利用巴西礦物獨居石(shi)的(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)級(ji)結(jie)晶分(fen)(fen)離一(yi)硝酸鹽的(de)(de)(de)(de)稀土(tu)元(yuan)(yuan)素(su)(su)后,它們得(de)到的(de)(de)(de)(de)溶液主要含有(you)(you)釤。此(ci)溶液得(de)到X-ray的(de)(de)(de)(de)光譜(pu)屬于釤和(he)元(yuan)(yuan)素(su)(su)61。為(wei)了紀念他(ta)們的(de)(de)(de)(de)城市(shi),他(ta)們命名(ming)的(de)(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su)(su)61為(wei)“florentium"。該研究結(jie)果發表在(zai)(zai)1926年(nian)(nian),但(dan)科(ke)學家們聲稱的(de)(de)(de)(de)實驗是(shi)在(zai)(zai)1924年(nian)(nian)。
此外,在(zai)1926年,一(yi)組科學家從伊利諾伊大(da)學Urbana-Champaign分(fen)校,史密斯霍普(pu)金斯和萊昂英特馬公布的(de)元素(su)61的(de)發現。他們把它命名為"illinium"。這些(xie)發現被指(zhi)出是(shi)錯誤(wu)的(de),因為在(zai)所謂(wei)元素(su)61的(de)光譜上(shang)的(de)線跟釹是(shi)相(xiang)同的(de),這些(xie)線被發現是(shi)一(yi)些(xie)雜質(鋇(bei),鉻和鉑)組成(cheng)的(de)。
1939年,加(jia)州大學用60英寸回旋加(jia)速器制造钷(po),但它沒有實現。
1945年(nian),美(mei)國田(tian)納(na)西州橡(xiang)樹嶺克林頓實驗室的研究人(ren)員馬林茨基、格倫丁寧(ning)和克里爾在鈾(you)裂變(bian)產物中(zhong)發現了(le)61號(hao)元(yuan)素。他們(men)應用(yong)了(le)新(xin)的離(li)子色層分離(li)法把它(ta)分離(li)出來,并(bing)研究了(le)它(ta)。新(xin)元(yuan)素并(bing)命名為(wei)promethium,元(yuan)素符號(hao)定為(wei)Pm,名稱來自希臘神話中(zhong)偷取火種給(gei)人(ren)類(lei)的英雄普羅米修斯(Prometheus)。1949年(nian)國際純粹和應用(yong)化學聯合會(hui)接受了(le)這一名稱。
钷是繼(ji)锝之后(hou),人工制得(de)的(de)(de)(de)(de)第二個(ge)化(hua)學元素。在天然(ran)礦(kuang)物中(zhong)(zhong)尋找61號(hao)元素的(de)(de)(de)(de)工作,花費了科(ke)學家們不少(shao)的(de)(de)(de)(de)時間和精力,但最后(hou)都無功而返。后(hou)來(lai)在“同位素統計規則”的(de)(de)(de)(de)指(zhi)導下,科(ke)學家們放(fang)棄了從天然(ran)礦(kuang)石中(zhong)(zhong)尋找,而走(zou)向核反(fan)應的(de)(de)(de)(de)產物中(zhong)(zhong)。(然(ran)而,微(wei)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)钷的(de)(de)(de)(de)確以(yi)核裂變的(de)(de)(de)(de)結果出現在鈾礦(kuang)石中(zhong)(zhong),但總量(liang)(liang)少(shao)于礦(kuang)石的(de)(de)(de)(de)每百(bai)萬噸1微(wei)克。)
1947年,馬林斯(si)基(J.A.Marinsky)、格倫(lun)丹寧(ning)(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(yong)希臘神話中的神名普羅米(mi)修斯(si)(Prometheus)命名為钷(Promethium)。
一(yi)(yi)直到1948年(nian),才制得可以看得見并(bing)可稱(cheng)重的氯化钷(po)(PmCl3,黃色)和硝酸钷(po)(Pm(NO3)3)各3毫克(ke)。1965年(nian)從(cong)6000噸鈾(you)礦中(zhong)取得350毫克(ke)钷(po),是鈾(you)自動(dong)分(fen)裂的產物(一(yi)(yi)說為1986年(nian)M.阿特雷普(pu)微(wei)(M.Attrep)從(cong)剛果瀝青(qing)鈾(you)礦中(zhong)分(fen)離出钷(po),含量甚微(wei),每(mei)千克(ke)礦物中(zhong)僅含4×10-15克(ke))。這樣地殼中(zhong)也(ye)找到了它。
1972年在天然鈾(you)礦提(ti)取物中發現了(le)147Pm(半衰期2.64年),從此Pm不(bu)再(zai)是人(ren)造元素。
迄今已合(he)成28個钷(po)的同位素,钷(po)-147的壽命是2.6234年,β輻射弱(ruo),因而(er)被用(yong)(yong)來(lai)制造像藥片一樣大小的原子(zi)電(dian)(dian)池。由于這種(zhong)能源(yuan)很安全,而(er)且作用(yong)(yong)的時間長,具有钷(po)-147的電(dian)(dian)池首先應用(yong)(yong)在助聽(ting)器和輕便的無線(xian)電(dian)(dian)接受器中(zhong)。
第一電離能5.55eV。放(fang)射性元(yuan)素,半衰(shuai)期最長的為(wei)145Pm,18年,147Pm半衰(shuai)期為(wei)2.64年。雖(sui)然有較長的半衰(shuai)期,但(dan)是很難(nan)大量(liang)積累它。物理性質和化學(xue)性質與釹(nv)和釕相(xiang)似。其同位素不(bu)穩(wen)定。原子豐(feng)度(du)和宇宙體重(zhong)原子豐(feng)度(du)無。
常見化合價 3
電負性 1.13
外圍電子排布(bu) 4f56s2
核外電子排(pai)布 2,8,18,23,8,2
同位素及放射線(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(yi)電(dian)離能(neng) 535kJ/mol
第二電離能 1052kJ/mol
第(di)三電(dian)離能 2150kJ/mol
原子半徑 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
原子體積 22.39cm3/mol
電(dian)離能(kJ/mol) M - M+ 535.9
M+ - M2+ 1052
M2+ - M3+ 2150
M3+ - M4+ 3970
在核反(fan)應堆中人工方法制得。
(1)可作熱源。為真空(kong)探測和人造衛星(xing)提(ti)供輔助能量。
(2)Pm-147放出能(neng)量低(di)的β射線,用于制造(zao)钷(po)電(dian)池。作為導彈(dan)制導儀(yi)器及鐘(zhong)表的電(dian)源。此種電(dian)池體積(ji)小,能(neng)連(lian)續使用數年之久。此外,钷(po)還用于便攜式(shi)X-射線儀(yi)、制備熒光粉、度(du)量厚度(du)以(yi)及航標燈中。
(3)主要(yao)用于(yu)示蹤的研究。用來制造核能電池(chi);如同筆尖大(da)小(xiao)的"原子(zi)電池(chi)",可(ke)用于(yu)導彈儀器、手表(biao)和(he)收音機的電源(yuan),是摻入硫(liu)化鋅的夜光(guang)粉原料。
(4)用(yong)量作測厚度儀器(qi)的射線源(yuan)
(5)刻度(du)和校正儀(yi)表、工(gong)(gong)業(ye)厚(hou)度(du)計:用于鋼鐵制造、塑料工(gong)(gong)業(ye)和造紙工(gong)(gong)業(ye)。
(6)電離(li)源:用于電子捕獲(huo)鑒定(ding)器、靜電消除器等(deng)。
(7)用(yong)作同位素熱(re)源。
對(dui)(dui)于147Pm密封源來講(jiang),在正(zheng)常(chang)使用或(huo)操作的(de)條件下(xia)不存在環(huan)境影響(xiang)問題,或(huo)環(huan)境影響(xiang)很小。但在密封源包殼破裂、放射源失控等情(qing)況下(xia)可(ke)能對(dui)(dui)環(huan)境造成一(yi)定污染。
147Pm為β輻射(she)體,在衰變過程中(zhong),除(chu)釋放(fang)出β粒子外(wai),還(huan)能(neng)釋放(fang)一定能(neng)量的γ射(she)線(xian)。因此147Pm源可(ke)引發(fa)γ外(wai)照射(she);事(shi)故工(gong)況下,147Pm泄漏可(ke)對人(ren)(ren)體形成(cheng)β射(she)線(xian)外(wai)照射(she),或經呼吸道、消化(hua)道及完整皮(pi)膚及傷口進入人(ren)(ren)體引發(fa)內照射(she)。
147Pm促排:
(1)氨羧型絡合(he)劑:DTPA、三亞乙(yi)基四胺六乙(yi)酸(suan)(TTHA)、乙(yi)二(er)胺四乙(yi)酸(suan)(EDTA)和(he)喹胺酸(suan)等,促排(pai)效果(guo)最好。
(2)H-73-10是我國合(he)(he)成的(de)新型螯合(he)(he)劑,能顯著降低147Pm在肝、骨中的(de)滯留(liu)量,增加(jia)147Pm在尿中的(de)排出率。
(3)N-雙羧(suo)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)氨(an)(an)基(ji)(ji)(ji)(ji)乙酰(xian)對氨(an)(an)基(ji)(ji)(ji)(ji)水楊酸(suan)、3-N,N-雙羧(suo)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)氨(an)(an)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)-5-乙氧羰基(ji)(ji)(ji)(ji)鄰苯二酚和N,N-雙羧(suo)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)氨(an)(an)基(ji)(ji)(ji)(ji)乙酰(xian)半(ban)(ban)胱氨(an)(an)酸(suan)。三(san)種新(xin)促排劑能(neng)明顯增高尿(niao)、糞(fen)147Pm排出量(liang),其(qi)中以N,N-雙羧(suo)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)氨(an)(an)基(ji)(ji)(ji)(ji)乙酰(xian)半(ban)(ban)胱氨(an)(an)酸(suan)效(xiao)果(guo)最佳。