Protaktiniy

Protaktiniy — Mendeleyev kimyoviy elementlar davriy jadvalning VII davr III guruh elementi bo‘lib, aktinoidlar turkumiga mansub radioaktiv metalldir. Atom raqami 91. Pa (lotincha Protactinium so‘zidan) formulasi bilan belgilanadi. Oddiy modda shakildagi protaktiniy o‘ta radioaktiv metall bo‘lib, kumush-oq rangda, yorqin tovlanadi.

Tarixi va atama etimologiyasi.

1869-yildayoq D.I.Mendeleyev o‘z nomi bilan atalavuchi davriy qonunga ko‘ra, Uran va Toriy elementlari orasida yana bir hozircha noma’lum element mavjudligini bashorat qilgan. Bu vaqtda aktinoidlar guruhi elementlari hali fanga ma’lum emas edi. Protaktiniy dastavval 1913-yilda kimyogarlar Kazimir Fayans (1887-1975) hamda Osvald Gelmut Gyoring (1889-1915) tomonidan kashf qilingan. Ular Uranning parchalanishidan keyingi qoladigan mahsulotlari orasidan, yarim yemirilish davri taxminan 1 daqiqa atrofida bo‘lgan uran izotopi — UX₂(²³⁴Pa) mavjudligini aniqlashdi. Uning yarim yemirilish davri shunday qisqaligi uchun ushbu izotopga «breviy» (lotincha — «brevis«, «qisqa» yoki «kalta» ma’nolarida) deb nom berishgan.

 

Keyinroq boshqa olimlar — Otto Gan (1879-1968), Liza Meynter (1878-1968) hamda Jeyms Blek birgalikda mazkur izotopning tantal elementiga o‘xshash xossalari borligini aniqlashdi. Izlanishlarni davom ettirish orqali, oradan 5 yil o‘tib, ya’ni, 1918-yilda Liza Meytner hamda Otto Gan birgalikda, hamda, ulardan mustaqil ravishda Frederik Soddi (1877-1956) nasturan tarkibidan nisbatan barqaror izotopni kashf qilishganini ma’lum qilishgan. Unga olimlar Protaktiniy deb nom berishga qaror qilishgan. «Protaktiniy» — ma’nosiga ko‘ra «aktiniydan avval keluvchi», «aktiniyning debochasi» degan ma’nolarni anglatadi. Chunki Aktiniy elementi aynan Protaktiniyning radioaktiv yemirilishidan hosil bo‘luvchi mahsulot sanaladi. Ya’ni, ²³¹Pa ning ?-yemirilishidan ²²⁷Ac hosil bo‘ladi. Garchi uni dastavval aniqlagan olimlar Kazimir Fayans va Osvald Gyoring bo‘lsa-da, lekin IUPAC protaktiniyning kashfiyotchilari sifatida aynan Meytner va Ganlarni tan olgan. Sababi, ular aniqlagan Protaktiniy izotopi nisbatan barqaror bo‘lganligi bilan izohlanadi. Manbalarda qayd etilishicha, protaktiniyning barqaror izotopini shuningdek ingliz kimyogari Jon Arnlod Krenston (1891-1972) ham 1915-yilda kashf etgan bo‘lib, lekin u davom etayotgan jahon urushi sababli o‘z kashfiyoti haqida e’lon qilishga shoshilmagan ekan. Lekin bu olimlarning barchasi Protaktiniyni bir necha atomdan iborat juda kam miqdorlarda olishgan. Ushbu elementning sezilarli miqdorda ko‘p sintez qilgan ilk olim Aristid fon Gross (1905-1985) bo‘lib, u avvalida 1927-yilda 2 milligramm Pa₂O₅ hosil qiligan. Uzoq izlanishlardan so‘ng, fon Gressning o‘zi 1934-yilda Pa₂O₅ dan 0.1 milligramm sof elementar Protaktiniy ajratib olishga muvaffaq bo‘lgan. 1961 yilda esa Buyuk Britaniyada 125 gramm miqdoridagi 99.9% sof Protaktiniy elementi ajratib olingan. Buning uchun ingliz olimlari 60 tonna radioaktiv moddani 12-bosqichli murakkab kimyoviy-texnologik jarayon vositasida qayta ishlashga majbur bo‘lishgan. Ushbu Protaktiniy miqdori olimlar uchun 500000 AQSH dollariga tushgan edi.

Tabiatda tarqalganligi.

Yer qobigidagi protaktiniy miqdori, milliarddan bir ulush deb baholanadi. Protaktiniy tabiatda asosan uran rudasi tarkibida uchraydi. Har bir tonna uran rudasidan o‘rtacga 0.34 gramm protaktiniy olish mumkin. Ushbu elementga boy uran rudalari Ispaniya, Kongo, Shvetsiya, Chexiya, JAR, Marokash, Kanada, Rossiya va AQSH hududlarida joylashgan.

Olinishi.

Protaktiniyning ²³¹Pa izotopini tabiiy manbalardan — uranning parchalanish mahsulotlaridan, shuningdek, toriyining ²³⁰Th izotopini sust neytronlar bilan nurlantirish orqali olish mumkin:

²³⁰Th(n, γ)²³¹Th(β⁻yemirilish, T_1/2 = 25.6 soat) → ²³¹Pa

yoki,  ²³²Th ni tezkor neytronlar bilan nurlantirish orqali:

 

²³²Th(n, 2n)²³¹Th(β⁻yemirilish, T_1/2 = 25.6 soat) → ²³²Pa

reaksiyasi orqali olish mumkin. ²³³Pa izotopini ham toriydan quyidagi reaksiya orqali olinadi:

 

²³²Th(n, γ)²³³Th(β⁻yemirilish, T_1/2 = 23.5 daqiqa) → ²³³Pa

Metall Protaktiniyni PaF₄ ni 1400-1500 °C haroratli bariy yoki kalsiy bug‘lari yordamida tiklash orqali olish mumkin.

Xossalari.

Protaktiniy yorqin kumush-oq rangli metall bo‘lib, qattiqligi uranga o‘xshash. 2 K haroratda o‘ta o‘tkazgich xossalarini namoyon qiladi. Metall protaktiniy tetragonal struktura bilan kristallanadi. Ochiq havoda protaktiniy yupqa monooksid qatlami bilan qoplanadi. 250-300 °C haroratlarda vodorod bilan oson reaksiyaga kirishadi va PaH₃ gidrid hosil qiladi. U shuningdek yod bilan ham, uchuvchan yodli birikmalar hosil qiladi.

Izotoplari.

Hozirda protaktiniynng 29 xil izotopi fanga ma’lum. Ular ichida eng barqaror izotopi ²³¹Pa ning yarim yemirilish davri 32760 yildan iborat. Qolgan izotoplar nisbatan ancha qisqa yarim yemirilish davriga egadir. Chunonchi, ²³³Pa 27 kun va ²³⁰Pa 17 kun, 6-soatda parchalanadi. Quyidagi jadvalda protaktiniyning ba’zi izotoplarining radioaktivlik xossalari keltiriladi:

 

Qo‘llanishi.

Protaktiniy o‘ta radioaktiv modda bo‘lib, faqat termoyadro yoqilg‘ilariga qo‘shimcha sifatida qo‘llaniladi. Uning favqulodda radioaktiv va toksik ekani tufayli, inson faoliyatiga oid deyarli hech qaysi sohada qo‘llanilmaydi.

Biologik ahamiyati.

Protaktiniy va uning birikmalari inson uchun favqulodda xavfli bo‘lgan, radioaktiv va toksik moddalardir. ²³¹Pa ning zaharlilik darajasi sianid kislota (HCN) dan million barobar kuchli ekani ma’lum (eslatib o‘tamiz, sianid kislotaning atiga 0.05 grami o‘limga olib keladi). Protaktiniyning odam organizmi uchun xavfsiz miqdori 0.0005 milligrammni tashkil qiladi. Bu esa 0.03 mkkyuri (1.1 kBk) nurlanish miqdoriga to‘g‘ri keladi. Nisbatan barqaror izotopi ²³¹Pa ning havodagi ruxsat etilgan chegaraviy konsentratsiyasi 3·10^-4 Bk/m³ hisoblanadi.

Protaktiniy haqida ma’lumotnoma jadval:

Umumiy ma’lumotlar
Nomi	Protaktiniy;
Formulasi	Pa
Raqami	91, VII davr; 3-guruh
Atom xossalari
Atom massasi	231.03588(2) m.a.b. (g/mol);
Elektron konfiguratsiyasi	[Rn] 5f26d17s2
Atom radiusi	161 pm;
Kimyoviy xossalari
Ion radiusi	(+5e) 89 (+3e) 113 pm;
Kovalent radiusi	200 pm
Elektromanfiyligi	1.5 (poling shkalasi bo‘yicha);
Elektrod potensiali	Th←Th4+ −1,83V; Th←Th2+ 0,7V;
Oksidlanish darajasi	5.4;
Ionizatsiya energiyasi (birinchi elektron)	0.00 kJ/mol; (0,0 eV);
Termodinamik xossalari
Zichligi (m.sh.)	15.37 g/sm3;
Erish harorati	1840 °C, 2113 K;
Qaynash harorati	4026.85 °C; 4300 K;
Erish issiqligi	16,7 kJ/mol;
Bug‘lanish issiqligi	481.2 kJ/mol;
Molyar issiqlik sig‘imi	27,7 kJ/(K·mol);
Molyar hajmi	15.0 mol/sm3; (ya’ni, 22 kg 602 gr)
Struktura panjarasi shakli	Tetragonal;
Panjara parametrlari	a=3,925 c=3,238 Å
c/a nisbati	0.82

 

 

---

* To‘liq aniqlanmagan

---