Википедија

Prometijum

хемијски елемент са атомским бројем 61

Prometijum (Pm, lat. promethium) je hemijski elemenat iz grupe lantanoida sa atomskim brojem 61.[4][5] Ime je dobio po Prometeju, ličnosti iz grčke mitologije. Svi njegovi izotopi su radioaktivni. On je jedan od dva takva elementa nakon kojih u periodnom sistemu slede stabilni elementi. Drugi takav element je tehnecijum. Hemijski, prometijum spada u lantanoide, koji spajanjem s drugim elementima grade soli. Jedino poznato stabilno oksidaciono stanje prometijuma je +3.

Prometijum
Opšta svojstva
Ime, simbolprometijum, Pm
Izgledmetalan
U periodnome sistemu
Vodonik Helijum
Litijum Berilijum Bor Ugljenik Azot Kiseonik Fluor Neon
Natrijum Magnezijum Aluminijum Silicijum Fosfor Sumpor Hlor Argon
Kalijum Kalcijum Skandijum Titanijum Vanadijum Hrom Mangan Gvožđe Kobalt Nikl Bakar Cink Galijum Germanijum Arsen Selen Brom Kripton
Rubidijum Stroncijum Itrijum Cirkonijum Niobijum Molibden Tehnecijum Rutenijum Rodijum Paladijum Srebro Kadmijum Indijum Kalaj Antimon Telur Jod Ksenon
Cezijum Barijum Lantan Cerijum Prazeodijum Neodijum Prometijum Samarijum Evropijum Gadolinijum Terbijum Disprozijum Holmijum Erbijum Tulijum Iterbijum Lutecijum Hafnijum Tantal Volfram Renijum Osmijum Iridijum Platina Zlato Živa Talijum Olovo Bizmut Polonijum Astat Radon
Francijum Radijum Aktinijum Torijum Protaktinijum Uranijum Neptunijum Plutonijum Americijum Kirijum Berklijum Kalifornijum Ajnštajnijum Fermijum Mendeljevijum Nobelijum Lorencijum Raderfordijum Dubnijum Siborgijum Borijum Hasijum Majtnerijum Darmštatijum Rendgenijum Kopernicijum Nihonijum Flerovijum Moskovijum Livermorijum Tenesin Oganeson
–
↑
Pm
↓
Np
neodimijum ← prometijum → samarijum ‍
Atomski broj (Z)61
Grupa, periodagrupa N/D, perioda 6
Blokf-blok
Kategorija  lantanoid
Rel. at. masa (Ar)144,9127559(33)[1]
Maseni broj145 (najstabilniji izotop)
El. konfiguracija
po ljuskama
2, 8, 18, 23, 8, 2
Fizička svojstva
Tačka topljenja1315 K ​(1042 °‍C, ​1908 °F)
Tačka ključanja3273 K ​(3000 °‍C, ​5432 °F)
Gustina pri s.t.7,26 g/cm3
Toplota fuzije7,13 kJ/mol
Toplota isparavanja289 kJ/mol
Atomska svojstva
Elektronegativnost1,13 (?)
Energije jonizacije1: 540 kJ/mol
2: 1050 kJ/mol
3: 2150 kJ/mol
Atomski radijus183 pm
Kovalentni radijus199 pm
Linije boje u spektralnom rasponu
Spektralne linije
Ostalo
Kristalna struktura ​dupla zbijena heksagonalna
(dHCP)
Dupla zbijena heksagonalna (dHCP) kristalna struktura za prometijum
Topl. širenje9,0 µm/(m·K)[2] (na s.t.)
Topl. vodljivost17,9 W/(m·K)
Elektrootpornostproc. 0,75 µΩ·m (na s.t.)
Magnetni rasporedparamagnetičan[3]
Jangov modulα forma: proc. 46 GPa
Modul smicanjaα forma: proc. 18 GPa
Modul stišljivostiα forma: proc. 33 GPa
Poasonov koeficijentα forma: proc. 0,28
CAS broj7440-12-2
Istorija
OtkrićeČien Šinung, Emilio Segre, Hans Bete (1942)
Prva izolacijaČarls D. Koriel, Džejkob A. Marinski, Lovrens E. Glendenin (1945)
Imenovanje i eponimGrejs Meri Koriel (1945)
Glavni izotopi
izotop rasp. pž. (t1/2) TR PR
145Pm tragovi 17,7 y ε 145Nd
146Pm syn 5,53 y ε 146Nd
β− 146Sm
147Pm tragovi 2,6234 y β− 147Sm
reference • Vikipodaci

Godine 1902. Bohuslav Brauner je predvideo postojanje tada još nepoznatog elementa čije osobine su između tada poznatih elemenata neodijuma (60) i samarijuma (62). Tu pretpostavku je potvrdio 1914. Henri Mozli, koji je nakon što je odredio atomske brojeve svih tada poznatih elemenata, pronašao da ne postoji element s atomskim brojem 61. Godine 1926. dve grupe naučnika (jedna italijanska a druga američka) tvrdile su da su izdvojili uzorak elementa 61. Za oba „otkrića” uskoro se ispostavilo da su lažna. Tokom nuklearnog eksperimenta 1938. izvedenog na Državnom univerzitetu Ohaja, dobijeno je nekoliko radioaktivnih nuklida koji zasigurno nisu mogli biti radioizotopi neodijuma ili samarijuma, ali zbog tadašnjeg nedostatka hemijskih dokaza da je dobijen element 61, otkriće nije priznato u tadašnjoj nauci. Prometijum je prvi put proizveden i opisan u Nacionalnoj laboratoriji Ouk Ridž 1945. nakon izdvajanja i analize proizvoda fisije uranijumskog goriva kojeg su prethodno podvrgli radijaciji u grafitnom reaktoru. Naučnici su predložili naziv prometheum (koji se naknadno neznatno promenio) što je izvedenica iz imena Prometeja, jednog od Titana iz grčke mitologije koji je po predaji ukrao vatru sa Olimpa i doneo je ljudima, što simbolizuje „istovremeno smelu i moguću zloupotrebu ljudskog znanja”. Uzorak metalnog prometijuma prvi put je dobijen 1963. godine.

Postoje dva moguća izvora prirodnog prometijuma: retki radioaktivni raspad prirodnog izotopa europijuma-151 čime nastaje prometijum-147, te raspadom uranijuma (nastaju razni izotopi). Praktična upotreba postoji samo za hemijska jedinjenja izotopa prometijuma-137, koji se koristi za atomske baterije i svetleće boje, kao i za uređaje za merenje debljine laka ili boje, iako je prometijum-145 najstabilniji izotop ovog elementa. Pošto su prirodni izvori prometijuma vrlo retki, on se obično sintetiše bombardovanjem uranijuma-235 (obogaćivanjem uranijuma) sa termičkim neutronima čime se kao proizvod fisije dobija prometijum-147.

Istorija

uredi

Češki hemičar Bohuslav Brauner je 1902. otkrio da su razlike u osobinama između neodijuma i samarijuma najveće među bilo koja dva uzastopna lantanoida u tada poznatom nizu. Kao zaključak on je predložio da između njih postoji još jedan element sa osobinama koje se negde između ta dva elementa.[6] Ovu procenu podržao je Henri Mozli 1914. godine koji je otkrio da je atomski broj zapravo osobina nekog elementa koju je moguće eksperimentalno izmeriti, te je pronašao nekoliko atomskih brojeva koji ne odgovaraju niti jednom poznatom elementu u to vreme. Prema njegovim izračunima, postojale su praznine kod atomskih brojeva 43, 61, 72, 75, 85 i 87.[7] Saznavši za ove praznine u periodnom sistemu, brojne grupe naučnika počele su potragu za pretpostavljenim elementima u sastavu drugih retkih zemalja iz prirodnog okruženja.[8]

Prvi izveštaj o otkriću objavili su italijanski hemičari Luiđi Rola i Lorenco Fernandes u Firenci. Nakon što su frakcijskom kristalizacijom izdvajali mešavinu koncentrisanih nitrata nekoliko retkih zemnih elemenata iz uzorka minerala monacita iz Brazila, dobili su rastvor koji je pretežno sadržavao samarijum. Taj rastvor dao je spektar x-zraka koji su pripisani samarijumu i elementu 61. U čast svog grada, elementu 61 dali su naziv „firencijum” (florentium). Rezultate su objavili 1926. mada su naučnici tvrdili da su eksperimente obavili dve godine ranije.[9][10][11][12][13][14] Takođe 1926. godine, grupa naučnika sa Univerziteta Ilinios iz Urbana-Šampejn, Smit Hopkins i Len Intema su objavili otkriće elementa 61. Dali su mu naziv „ilinijum” (illinium) prema imenu univerziteta.[15][16][17] Međutim, za oba ova navodna otkrića kasnije se ispostavilo da su netačna, jer su spektralne linije za koje se mislilo da korespondiraju sa elementom 61 bile identične onima didimijuma (smese prazeodijuma i neodijuma), a za linije koje se mislilo da pripadaju elementu 61 ispostavilo se da pripadaju sadržanim primesama (barijum, hrom i platina).[8]

Napokon 1934, Jozef Matoč je formulirao izobarno pravilo. Jedna od indirektnih posledica ovog pravila bila je ta da element 61 ne može imati stabilnih izotopa.[8][18] Godine 1938. H. B. Lou sa saradnicima na Državnom univerzitetu Ohajo izveli su nuklearni eksperiment. Dobijeni nuklidi 1941. godine nisu bili radioizotopi neodijuma ili samarijuma, te je za novi element predložen naziv „ciklonijum”, ali zbog nedostataka hemijskih dokaza da je dobijen element 61, priznanje ovog otkrića u svetskoj nauci je izostalo.[19]

Tek 1945. u Nacionalnoj laboratoriji Ouk Ridž (u to vreme „Klinton laboratorije”) grupa naučnika Džejkob A. Marinski, Lovrens E. Glendenin i Čarls D. Koriel izdvojili su i analizirali proizvode fisije uranijumovog goriva kojeg su izložili radijaciji u grafitnom reaktoru. Međutim, pošto su bili isuviše zauzeti zbog vojnih istraživanja tokom Drugog svetskog rata, svoje otkriće nisu objavili sve do 1947.[20][21] Prvobitno predloženo ime za element 61 bilo je „klintonijum”, prema laboratoriji gde su istraživanja obavljena. Međutim, naziv „prometijum” (prometheum) predložila je Grejs Meri Koriel, supruga jednog od naučnika.[19] To ime je izvedeno iz imena Prometeja, jednog od Titana iz grčke mitologije koji je ukrao vatru sa planine Olimp i doneo je ljudima[19] što simbolizuje „istovremeno smelu i moguću zloupotrebu ljudskog znanja”.[22] Pisanje imena se kasnije neznatno promenilo u današnje „prometijum” (promethium), radi usklađivanja sa imenima većine drugih metala.[19]

Osobine

uredi

Fizičke

uredi
 
Vidljivi spektar prometijuma

Prometijum ima 61 elektron u atomu, koji imaju konfiguraciju [Xe]4f56s2.[23] Pri građenju jedinjenja, njegov atom gubi dva spoljna, najudaljenija elektrona i jedan od 4f-elektrona, koji pripadaju otvorenoj podljusci. Atomski radijus elementa je treći najveći među svim lantanoidima, ali je samo neznatno veći od radijusa susednih elemenata.[23] On je jedini izuzetak od opšteg trenda kontrakcije atoma uz povećanje atomskog radijusa (uzrokovanog kontrakcijom lantanoida[24]) što nije uzrokovano popunjenom (ili polovično popunjenom) 4f-podljuskom.

Mnoge osobine prometijuma zasnivaju se na njegovom mestu među lantanoidima te su pretežno između osobina neodija i samarija. Na primer, tačka topljenja, prve tri energije jonizacije i energija hidracije su veće nego one kod neodijum ali niže nego kod samarijuma,[23] slično tome, pretpostavljena tačka ključanja, jonski (Pm3+) radijus i standardna toplota formiranja jednoatomnog gasa su više nego kod samarijuma, ali niže nego kod neodijuma.[23]

Prometijum ima dvostruku heksagonalnu gusto pakovanu (dhcp) strukturu te tvrdoću od 63 kg/mm2.[25] Ova niskotemperaturna alfa forma prelazi u beta, prostorno-centriranu kubčnu (bcc) fazu pri zagrejavanju na 890 °C.[26]

Hemijske

uredi

Prometijum pripada lantanoidnoj grupi cerijuma te je hemijski vrlo sličan susednim elementima iz periodnog sistema.[27] Zbog njegove nestabilnosti, hemijske studije o prometijumu nisu potpune. Čak iako je dobijeno nekoliko njegovih jedinjenja, ona nisu sveobuhvatno proučena, mada generalno su ružičaste i crvene boje.[28][29] Tretiranjem amonijakom kiselih rastvora u kojem su sadržani joni Pm3+ dobija se želatinozna svetlo smeđa naslaga hidroksida, Pm(OH)3, koji nije rastvorljiv u vodi.[30] Kada se rastvori u hlorovodoničnoj kiselini, nastaje rastvorljiva žuta so PmCl
3.[30] Slično tome, pri rastvaranju u azotnoj kiselini dobija se nitrat Pm(NO3)3. Nitrat je takođe dobro rastvorljiv, a nakon sušenja i uklanjanja vode formiraju se ružičasti kristali, slični Nd(NO3)3.[30] Elektronska konfiguracija jona Pm3+ je [Xe] 4f4, a oni su ružičaste boje. Simbol spektralnog stabilnog stanja je 5I4.[31] Sulfat je slabo rastvorljiv, kao i sulfati drugih elemenata grupe cerija. Parametri ćelije su izračunati za njegov oktahidrat. Oni navode na zaključak da je gustina Pm2(SO4)3·8 H
2O oko 2,86 g/cm3.[32] Oksalat prometijuma, Pm2(C2O4)3·10 H
2O, ima najnižu rastvorljivost među svim oksalatima lantanoida.[33]

Za razliku od nitrata, prometijum oksid je dosta sličan odgovarajućim solima samarijuma, ali ne i solima neodijuma. Neposredno nakon sintetisanja, npr. zagrejavanjem oksalata, oksid je beli ili ljubičasti prah nepravilne strukture.[30] Taj prah se kristalizuje u kubčnu rešetku nakon zagrejavanja do 600 °C. Dalje žarenje na temperaturu od 800 °C, a zatim i do 1750 °C nepovratno menja faze, najpre u monoklinsku a zatim u heksagonalnu, a one faze se mogu međusobno menjati jednostavnim podešavanjem vremena i temperature žarenja.[34]

Formula Simetrija Prostorna
grupa 		Br Pirsov
simbol 		a (pm) b (pm) c (pm) Z gustina
g/cm3
α-Pm dhcp[25][26] P63/mmc 194 hP4 365 365 1165 4 7,26
β-Pm bcc[26] Fm3m 225 cF4 410 410 410 4 6,99
Pm2O3 kubna[34] Ia3 206 cI80 1099 1099 1099 16 6,77
Pm2O3 monoklinska[34] C2/m 12 mS30 1422 365 891 6 7,40
Pm2O3 heksagonalna[34] P3m1 164 hP5 380,2 380,2 595,4 1 7,53

Prometijum gradi samo jedno stabilno oksidaciono stanje, +3 u obliku jona, što odgovara drugim lantanoidima. Prema njegovom mestu u periodnom sistemu, za ovaj element se ne može očekivati da gradi stabilna +4 ili +2 oksidaciona stanja. Tretiranje hemijskih jedinjenja koja sadrže jone Pm3+ sa snažnim oksidacionim ili redukujućim sredstvima pokazalo je da se ovi ione ne mogu lako oksidovati niti redukovati.[27]

Halidi prometijuma[35]
Formula Boja Koordinacijski
broj 		Simetrija Prostorna
grupa 		Br Pirsov
simbol 		Tačka
topljenja (°C)
PmF3 ružičasta 11 heksagonalna P3c1 165 hP24 1338
PmCl3 tamno
ljubičasta 		9 heksagonalna P63/mc 176 hP8 655
PmBr3 crvena 8 ortorombska Cmcm 63 oS16 624
α-PmI3 crvena 8 ortorombska Cmcm 63 oS16 α→β
β-PmI3 crvena 6 romboedarska R3 148 hR24 695

Reference

uredi
  1. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. ^ Cverna, Fran (2002). „Ch. 2 Thermal Expansion”. ASM Ready Reference: Thermal properties of metals (PDF). ASM International. ISBN 978-0-87170-768-0. 
  3. ^ Lide, D. R., ur. (2005). „Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds”. CRC Handbook of Chemistry and Physics (PDF) (86th izd.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5. Arhivirano iz originala 03. 03. 2011. g. Pristupljeno 12. 01. 2021. 
  4. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. izd.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  5. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  6. ^ Michael Laing (2005). „A Revised Periodic Table: With the Lanthanides Repositioned”. Foundations of Chemistry. 7 (3): 203—233. doi:10.1007/s10698-004-5959-9. 
  7. ^ Littlefield Thomas; Thorley Norman (1968). Atomic and nuclear physics: an introduction in S.I. units (2 izd.). Van Nostrand. str. 109. ISBN 9780442048266. 
  8. ^ a b v Lavrukhina & Pozdnyakov 1966, str. 108.
  9. ^ Rolla Luigi; Fernandes Lorenzo (1926). „Über das Element der Atomnummer 61”. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 157: 371. doi:10.1002/zaac.19261570129. 
  10. ^ Noyes, W. A. (1927). „Florentium or Illinium?”. Nature. 120 (3009): 14. Bibcode:1927Natur.120...14N. doi:10.1038/120014c0. 
  11. ^ Rolla, L.; Fernandes L. (1927). „Florentium or Illinium?”. Nature. 119 (3000): 637. Bibcode:1927Natur.119..637R. doi:10.1038/119637a0. 
  12. ^ Rolla, L.; Fernandes L. (1928). „Florentium. II”. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 169: 319. doi:10.1002/zaac.19281690128. 
  13. ^ Rolla, L.; Fernandes L. (1927). „Florentium”. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 163: 40. doi:10.1002/zaac.19271630104. 
  14. ^ Rolla, L.; Fernandes L. (1927). „Über Das Element der Atomnummer 61 (Florentium)”. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 160: 190. doi:10.1002/zaac.19271600119. 
  15. ^ Harris, J. A.; Yntema L. F.; Hopkins B. S. (1926). „The Element of Atomic Number 61; Illinium”. Nature. 117 (2953): 792. Bibcode:1926Natur.117..792H. doi:10.1038/117792a0. 
  16. ^ Brauner, Bohuslav (1926). „The New Element of Atomic Number 61: Illinium”. Nature. 118 (2959): 84. Bibcode:1926Natur.118...84B. doi:10.1038/118084b0. 
  17. ^ Meyer, R. J.; Schumacher G.; Kotowski A. (1926). „Über das Element 61 (Illinium)”. Naturwissenschaften. 14 (33): 771. Bibcode:1926NW.....14..771M. doi:10.1007/BF01490264. 
  18. ^ Thyssen Pieter; Binnemans Koen (2011). „Accommodation of the Rare Earths in the Periodic Table: A Historical Analysis”. Ur.: Gschneider Karl A. Jr.; Bünzli Jean-Claude; Pecharsky Vitalij K. Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths. Amsterdam: Elsevier. str. 63. ISBN 978-0-444-53590-0. OCLC 690920513. Pristupljeno 2013-04-25. 
  19. ^ a b v g Emsley 2011, str. 428.
  20. ^ Marinsky J. A.; Glendenin L. E.; Coryell C. D. (1947). „The chemical identification of radioisotopes of neodymium and of element 61”. Journal of the American Chemical Society. 69 (11): 2781—5. PMID 20270831. doi:10.1021/ja01203a059. 
  21. ^ . urednici. „Discovery of Promethium”. Oak Ridge National Laboratory Review. 36 (1). 2003. Arhivirano iz originala 01. 05. 2013. g. Pristupljeno 1. 5. 2013. 
  22. ^ Egon Wiberg; Nils Wiberg; Arnold Frederick Holleman (2001). Inorganic Chemistry. John Wiley and Sons. str. 1694. ISBN 0-12-352651-5. 
  23. ^ a b v g N. N. Greenwood; A. Earnshaw (1988). Chemie der Elemente (1 izd.). Weinheim: VCH. str. 1579. ISBN 3-527-26169-9. 
  24. ^ Cotton, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey (1988). Advanced Inorganic Chemistry (5 izd.). New York: Wiley-Interscience. str. 776, 955. ISBN 0-471-84997-9. 
  25. ^ a b Pallmer P. G.; Chikalla T. D. (1971). „The crystal structure of promethium”. Journal of the Less Common Metals. 24 (3): 233. doi:10.1016/0022-5088(71)90101-9. 
  26. ^ a b v Gschneidner, K.A. Jr. (2005). „Physical Properties of the rare earth metals”. Ur.: Lide, D. R. CRC Handbook of Chemistry and Physics (PDF) (86 izd.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5. Arhivirano iz originala (PDF) 18. 9. 2012. g. Pristupljeno 25. 10. 2017. 
  27. ^ a b Lavrukhina & Pozdnyakov 1966, str. 120.
  28. ^ Emsley 2011, str. 429.
  29. ^ Promethium u Encyclopædia Britannica Online, pristupljeno 25. oktobra 2017.
  30. ^ a b v g Lavrukhina & Pozdnyakov 1966, str. 121.
  31. ^ Aspinall, H. C. (2001). Chemistry of the f-block elements. Gordon & Breach. str. 34, tabela 2.1. ISBN 905699333X. 
  32. ^ Lavrukhina & Pozdnyakov 1966, str. 122.
  33. ^ Lavrukhina & Pozdnyakov 1966, str. 123.
  34. ^ a b v g Chikalla T. D.; McNeilly C. E.; Roberts F. P. (1972). „Polymorphic Modifications of Pm2O3”. Journal of the American Ceramic Society. 55 (8): 428. doi:10.1111/j.1151-2916.1972.tb11329.x. 
  35. ^ Cotton, Simon (2006). Lanthanide And Actinide Chemistry. John Wiley & Sons. str. 116–117. ISBN 978-0-470-01006-8. 

Literatura

uredi
  • Emsley, John (2011). Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford University Press. str. 428—430. ISBN 978-0-19-960563-7. 
  • Lavrukhina, Avgusta Konstantinovna; Pozdnyakov, Aleksandr Aleksandrovich (1966). Analitičeskaя himiя tehneciя, prometiя, astatina i franciя (Analytical Chemistry of Technetium, Promethium, Astatine, and Francium) (na jeziku: ruski). Nauka. 
  • 2013, E.R. Scerri,A tale of seven elements, Oxford University Press, Oxford, ISBN 9780195391312

Spoljašnje veze

uredi
 
Prometijum na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Прометијум&oldid=27904538”
  NODES
Intern 1
iOS 1
mac 1
os 56