钷(Promethium),元素(su)符號為Pm,原(yuan)子序(xu)數(shu)為61,是一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)具有(you)放射性的(de)鑭系稀土元素(su)之一(yi)(yi)。已(yi)知有(you)17種(zhong)(zhong)同位(wei)素(su)和4種(zhong)(zhong)同質異能素(su)。其中最重要的(de)是從(cong)鈾(you)裂變產物中提取(qu)或用中子照射146Nd制(zhi)得的(de)147Pm(半(ban)衰期(qi)2.64年(nian))。
發現(xian)人(ren):馬林茨基(J.A.Marinky)、格倫丁寧(L.E.Glendenin)和克(ke)里爾(C.Coryell)
發現年代(dai):1945年
發現過程:1945年馬林茨基、格倫丁寧和克里爾(C.Coryell),從(cong)裂變產物的殘余物中(zhong)分離制(zhi)得。
1902年(nian),捷克化學家博胡(hu)斯拉夫布勞納(na)發現的(de)(de)所有(you)(you)(you)(you)(you)相(xiang)鄰的(de)(de)鑭系元素(su)(su)(su)釹(nv)和釤(shan)之(zhi)間的(de)(de)差(cha)異(yi)是(shi)最(zui)大的(de)(de),作為結論(lun),他(ta)(ta)建議有(you)(you)(you)(you)(you)一(yi)個(ge)元素(su)(su)(su)有(you)(you)(you)(you)(you)它(ta)(ta)們(men)(men)之(zhi)間的(de)(de)中間性質。這一(yi)預(yu)測(ce)在(zai)(zai)1914年(nian)由亨(heng)利·莫斯利所證實,同時他(ta)(ta)發現有(you)(you)(you)(you)(you)幾個(ge)原子序數并沒有(you)(you)(you)(you)(you)相(xiang)對應的(de)(de)元素(su)(su)(su),分(fen)(fen)別為43,61,72,75,85,87。隨著對元素(su)(su)(su)表(biao)中族(zu)(zu)與族(zu)(zu)之(zhi)間知(zhi)識的(de)(de)差(cha)距,所以開始(shi)進行(xing)預(yu)測(ce)地球和自然(ran)環(huan)境中的(de)(de)稀有(you)(you)(you)(you)(you)元素(su)(su)(su)。利用巴西礦物(wu)獨(du)居石(shi)的(de)(de)分(fen)(fen)級(ji)結晶(jing)分(fen)(fen)離一(yi)硝酸(suan)鹽(yan)的(de)(de)稀土元素(su)(su)(su)后(hou),它(ta)(ta)們(men)(men)得到的(de)(de)溶液主要(yao)含有(you)(you)(you)(you)(you)釤(shan)。此溶液得到X-ray的(de)(de)光譜屬于釤(shan)和元素(su)(su)(su)61。為了紀念他(ta)(ta)們(men)(men)的(de)(de)城市(shi),他(ta)(ta)們(men)(men)命名(ming)的(de)(de)元素(su)(su)(su)61為“florentium"。該研究結果(guo)發表(biao)在(zai)(zai)1926年(nian),但科學家們(men)(men)聲稱的(de)(de)實驗是(shi)在(zai)(zai)1924年(nian)。
此外,在1926年,一(yi)組科學(xue)家從伊(yi)利諾伊(yi)大學(xue)Urbana-Champaign分校,史密斯霍普金斯和萊昂英特(te)馬公布的(de)元素(su)61的(de)發(fa)現。他(ta)們把它命名為(wei)"illinium"。這(zhe)些發(fa)現被指出是(shi)錯(cuo)誤(wu)的(de),因為(wei)在所謂元素(su)61的(de)光譜(pu)上的(de)線跟釹(nv)是(shi)相同的(de),這(zhe)些線被發(fa)現是(shi)一(yi)些雜質(zhi)(鋇,鉻和鉑)組成(cheng)的(de)。
1939年,加州大學用60英寸回旋加速器(qi)制造钷,但(dan)它沒有實現。
1945年,美國(guo)(guo)田納西州橡樹嶺克林頓實(shi)驗室(shi)的研究(jiu)人(ren)員馬(ma)林茨(ci)基、格倫丁(ding)寧(ning)和(he)克里爾在鈾裂變產物中發現(xian)了61號(hao)(hao)元素。他們應(ying)用(yong)了新(xin)的離子(zi)色層分(fen)離法把它分(fen)離出(chu)來,并研究(jiu)了它。新(xin)元素并命(ming)名(ming)為(wei)promethium,元素符號(hao)(hao)定為(wei)Pm,名(ming)稱來自希臘神話中偷取火種給人(ren)類的英雄普羅米修斯(Prometheus)。1949年國(guo)(guo)際純(chun)粹和(he)應(ying)用(yong)化學聯合會(hui)接受了這一名(ming)稱。
钷(po)是繼锝之后,人工制得(de)的(de)(de)第二(er)個化(hua)學元素。在(zai)天(tian)然礦(kuang)物中(zhong)尋找61號(hao)元素的(de)(de)工作,花費了(le)科(ke)學家(jia)們不(bu)少的(de)(de)時(shi)間和(he)精力,但最后都(dou)無功而返。后來在(zai)“同位素統計規則”的(de)(de)指導下,科(ke)學家(jia)們放(fang)棄了(le)從天(tian)然礦(kuang)石(shi)中(zhong)尋找,而走向核反應的(de)(de)產(chan)物中(zhong)。(然而,微量的(de)(de)钷(po)的(de)(de)確以核裂變的(de)(de)結果出現在(zai)鈾礦(kuang)石(shi)中(zhong),但總量少于(yu)礦(kuang)石(shi)的(de)(de)每百萬噸1微克。)
1947年(nian),馬林斯基(ji)(J.A.Marinsky)、格倫丹(dan)寧(L.E.Glendenin)和(he)科(ke)里(li)爾(C.E.Coryell)從鈾的(de)裂變(bian)產物中發現了61號(hao)元(yuan)素,用希臘神話中的(de)神名(ming)普羅米修斯(Prometheus)命名(ming)為钷(Promethium)。
一(yi)(yi)直到1948年,才制(zhi)得(de)可以看(kan)得(de)見并可稱(cheng)重的(de)氯化钷(PmCl3,黃(huang)色)和硝(xiao)酸(suan)钷(Pm(NO3)3)各3毫(hao)克。1965年從(cong)6000噸鈾(you)礦(kuang)中(zhong)取得(de)350毫(hao)克钷,是鈾(you)自動(dong)分裂的(de)產(chan)物(一(yi)(yi)說為1986年M.阿(a)特雷普微(M.Attrep)從(cong)剛果瀝青鈾(you)礦(kuang)中(zhong)分離出钷,含(han)量(liang)甚微,每千克礦(kuang)物中(zhong)僅含(han)4×10-15克)。這樣地殼中(zhong)也找到了它。
1972年(nian)在天然鈾礦提取物中發現了147Pm(半衰(shuai)期2.64年(nian)),從此Pm不再是人造元(yuan)素。
迄今已合(he)成28個(ge)钷的(de)(de)同位素,钷-147的(de)(de)壽命是2.6234年,β輻射弱,因(yin)而被用(yong)來制(zhi)造像藥片一樣大小的(de)(de)原子電(dian)池。由于這種(zhong)能源很安(an)全(quan),而且作用(yong)的(de)(de)時間長,具有(you)钷-147的(de)(de)電(dian)池首先應用(yong)在助聽器(qi)和輕便的(de)(de)無線電(dian)接受(shou)器(qi)中。
第一電離能5.55eV。放射性元素(su),半(ban)衰期(qi)最(zui)長的為145Pm,18年,147Pm半(ban)衰期(qi)為2.64年。雖(sui)然有(you)較長的半(ban)衰期(qi),但是很難大量積累它。物(wu)理性質(zhi)和(he)化(hua)學性質(zhi)與釹和(he)釕相似。其同位素(su)不(bu)穩(wen)定。原(yuan)子豐度和(he)宇(yu)宙體重原(yuan)子豐度無(wu)。
常見化合價 3
電負性 1.13
外圍電子(zi)排布(bu) 4f56s2
核(he)外(wai)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(di)一電(dian)離能 535kJ/mol
第二電離能 1052kJ/mol
第(di)三電離能 2150kJ/mol
原子半徑 2.62埃(ai)
離子半徑 0.979埃
共價半徑 1.63埃
原子量 145
晶體結構 晶胞為六(liu)方晶胞
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(zai)核反(fan)應堆中人工(gong)方法制得。
(1)可作(zuo)熱源(yuan)。為真空(kong)探測和(he)人造衛(wei)星提供輔助能量。
(2)Pm-147放出(chu)能量(liang)低的β射(she)線,用(yong)(yong)于(yu)制(zhi)造钷電(dian)池。作為(wei)導彈制(zhi)導儀(yi)器及鐘表的電(dian)源。此種電(dian)池體(ti)積小,能連續使用(yong)(yong)數年之久。此外,钷還用(yong)(yong)于(yu)便攜(xie)式X-射(she)線儀(yi)、制(zhi)備熒(ying)光粉、度量(liang)厚度以及航標(biao)燈中。
(3)主要用于(yu)示蹤的研究。用來制(zhi)造核能(neng)電池;如同筆尖(jian)大小的"原子電池",可用于(yu)導(dao)彈儀(yi)器、手(shou)表(biao)和收音機的電源,是(shi)摻入(ru)硫(liu)化鋅的夜光粉原料。
(4)用量作測厚度(du)儀(yi)器(qi)的射線源
(5)刻度和校正儀表(biao)、工業(ye)(ye)厚度計:用于鋼鐵制造、塑料工業(ye)(ye)和造紙工業(ye)(ye)。
(6)電離源(yuan):用于電子捕獲鑒定器(qi)(qi)、靜電消(xiao)除器(qi)(qi)等。
(7)用作同位素(su)熱源。
對于147Pm密封源(yuan)來(lai)講,在正常使(shi)用或操作的條件下(xia)(xia)不(bu)存在環(huan)境影響問題,或環(huan)境影響很(hen)小(xiao)。但在密封源(yuan)包殼破裂、放射(she)源(yuan)失(shi)控等情況下(xia)(xia)可(ke)能對環(huan)境造成一定污染(ran)。
147Pm為β輻射(she)(she)(she)體(ti)(ti),在衰(shuai)變過程中,除釋放出β粒子外,還能釋放一(yi)定能量(liang)的γ射(she)(she)(she)線(xian)。因此147Pm源可引(yin)發γ外照(zhao)射(she)(she)(she);事故工況(kuang)下,147Pm泄(xie)漏可對(dui)人(ren)體(ti)(ti)形成(cheng)β射(she)(she)(she)線(xian)外照(zhao)射(she)(she)(she),或經呼(hu)吸道、消化道及(ji)完整皮膚(fu)及(ji)傷(shang)口進入人(ren)體(ti)(ti)引(yin)發內照(zhao)射(she)(she)(she)。
147Pm促排:
(1)氨羧型絡合劑:DTPA、三亞乙(yi)基四胺(an)(an)六乙(yi)酸(suan)(TTHA)、乙(yi)二胺(an)(an)四乙(yi)酸(suan)(EDTA)和喹胺(an)(an)酸(suan)等,促(cu)排效果最好。
(2)H-73-10是我(wo)國(guo)合成的新(xin)型(xing)螯合劑(ji),能顯著降低147Pm在肝、骨中(zhong)的滯留量,增加147Pm在尿中(zhong)的排(pai)出率(lv)。
(3)N-雙羧(suo)(suo)甲(jia)基氨(an)基乙(yi)酰(xian)對(dui)氨(an)基水楊酸(suan)、3-N,N-雙羧(suo)(suo)甲(jia)基氨(an)甲(jia)基-5-乙(yi)氧羰基鄰苯二酚和N,N-雙羧(suo)(suo)甲(jia)基氨(an)基乙(yi)酰(xian)半(ban)胱氨(an)酸(suan)。三種新促排劑能明(ming)顯(xian)增(zeng)高尿(niao)、糞147Pm排出量,其中(zhong)以N,N-雙羧(suo)(suo)甲(jia)基氨(an)基乙(yi)酰(xian)半(ban)胱氨(an)酸(suan)效果最佳。