镤

镤性质、用途与生产工艺

简介

镤（英语：Protactinium，旧译作鎃）是一种放射性化学元素，化学符号为Pa，原子序为91。镤是一种银灰色、密度大的锕系元素，容易与氧、水蒸汽和无机酸反应。镤在自然界中非常稀少，在地壳中的平均浓度是通常为兆分之一，但在一些晶质铀矿的矿床中可能达到百万分之一。镤因为稀少，具有高放射性和高毒性，除了科学研究之外没有其他用途。由于由于镤和其他锕系元素的化学和物理特性过于接近，难以分离，故目前研究用的镤主要是从用过核燃料中提炼。镤寿命最长且最主要的天然同位素为235U的衰变产物231Pa，半衰期为32760年。

发现历史

1917年至1918年间，两组科学家奥托·哈恩和莉泽·迈特纳，以及德国和英国的弗雷德里克·索迪和约翰·克兰斯登(John Cranston)的，发现了镤的另一个同位素231镤，半衰期约32000年。因此，他们将名称从Brevium变更为镤(proto-actinium)（希腊文：πρῶτος，意义为之前，首先），因为镤在铀-235衰变链的位置在锕之前。 1927年，阿里斯蒂德·冯·格罗斯提取出2毫克的五氧化二镤(Pa2O5)，并于1934年首次在0.1毫克的五氧化二镤中分离出纯镤。

理化性质

镤容易与氧，水蒸气和酸反应，但不与碱金属反应。 无论是在固体和水溶液，镤存在两个主要的氧化态:+4和+5，而+3和+2的状态存在于一些固相。由于它的电子组态是[Rn]7s26d15f2，+5氧化态对应的低能量有利于5f0的电子填入。+4和+5都状态很容易在水中形成氢氧化物，主要离子包括Pa(OH)3+, Pa(OH)2+ 2, Pa(OH)+ 3 a以及 Pa(OH)4,皆无色。其他已知的离子包括PaCl2+ 2, PaSO2+ 4, PaF3+, PaF2+ 2, PaF− 6, PaF2− 7 以及 PaF3− 8。

同位素形态

镤是天然存在的最罕见和最昂贵元素之一。由于铀-235的α衰变(产生镤-231)，以及铀-238的β衰变(产生镤-234)，以至于镤通常是以231Pa和234Pa的形式存在。而几乎所有的铀238（99.8％）都会衰变成234mPa。镤-233是钍-232中子俘获所形成的。而它会再衰变成铀-233，或者捕捉另一个中子，并转换成非裂变的铀-234。

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