• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Protaktyn



    Podstrony: 1 [2] [3] [4] [5]
    Przeczytaj także...
    Rozszczepienie jądra atomowego to przemiana jądrowa polegająca na rozpadzie jądra na dwa (rzadziej na więcej) fragmenty o zbliżonych masach. Zjawisku towarzyszy emisja neutronów, a także kwantów gamma, które unoszą znaczne ilości energii. Ponieważ jądra ulegające rozszczepieniu zwykle są jądrami ciężkimi, które posiadają więcej neutronów niż protonów, obydwa fragmenty powstałe w rozszczepieniu są jądrami neutrono-nadmiarowymi. Nadmiar neutronów jest z nich emitowany podczas aktu rozszczepienia (neutrony natychmiastowe) lub z pewnym opóźnieniem (neutrony opóźnione).Promieniowanie gamma – wysokoenergetyczna forma promieniowania elektromagnetycznego. Za promieniowanie gamma uznaje się promieniowanie o energii kwantu większej od 50 keV. Zakres ten częściowo pokrywa się z zakresem promieniowania rentgenowskiego. W wielu publikacjach rozróżnienie promieniowania gamma oraz promieniowania X (rentgenowskiego) opiera się na ich źródłach, a nie na długości fali. Promieniowanie gamma wytwarzane jest w wyniku przemian jądrowych albo zderzeń jąder lub cząstek subatomowych, a promieniowanie rentgenowskie – w wyniku zderzeń elektronów z elektronami powłok wewnętrznych lub ich rozpraszaniu w polu jąder atomu. Promieniowanie gamma jest promieniowaniem jonizującym i przenikliwym. Promieniowania gamma oznacza się grecką literą γ, analogicznie do korpuskularnego promieniowania alfa (α) i beta (β).

    Protaktyn (Pa, łac. protactinium) – pierwiastek chemiczny z grupy aktynowców o liczbie atomowej 91. Jest ciężkim srebrnoszarym metalem, łatwo reagującym z tlenem, parą wodną i kwasami nieorganicznymi. Tworzy związki chemiczne, w których jest zazwyczaj na V stopniu utlenienia, ale może także przyjmować II, III i IV stopień. Średnie stężenie protaktynu w skorupie ziemskiej jest zazwyczaj rzędu kilku ppt, ale może osiągać stężenia do kilku ppm w pewnych złożach rud uraninitowych. Ze względu na rzadkość, wysoką radioaktywność i toksyczność, metal ten obecnie nie posiada zastosowania poza badaniami naukowymi, do których pozyskiwany jest ze zużytego paliwa jądrowego.

    Produkt rozpadu (produkt przemiany promieniotwórczej, produkt pochodny, izotop pochodny, nuklid pochodny) – w fizyce jądrowej jest to nuklid powstały w wyniku rozpadu promieniotwórczego. Reakcja promieniotwórcza często posiada następujące po sobie etapy (szereg promieniotwórczy), będącymi rozpadami, w których tworzą się izotopy pochodne. Na przykład, U-238 rozpada się do Th-234, który dalej rozpada się do Pa-234, by po kilku następnych etapach przejść w stabilny izotop Pb-206:Gadolin (Gd, łac. gadolinium) – pierwiastek chemiczny z grupy lantanowców w układzie okresowym, posiadający silne własności ferromagnetyczne. Nazwa pochodzi od nazwiska mineraloga i chemika fińskiego Johana Gadolina. Został odkryty w 1880 r. przez Jeana Charles’a Galissarda de Marignac.

    Protaktyn po raz pierwszy został zidentyfikowany w 1913 roku przez Kazimierza Fajansa i Oswalda Helmutha Göhringa, którzy nazwali go brevium ze względu na krótki czas połowicznego rozpadu badanego izotopu Pa. Bardziej stabilny izotop protaktynu został odkryty w 1918 roku, a jego nazwę zmieniono na protoaktyn, a następnie, w 1949 roku, na „protaktyn”, co oznacza „rodzic aktynu” i odnosi się do faktu, że produktem rozpadu protaktynu jest aktyn.

    Temperatura topnienia – temperatura, w której kryształ zamienia się w ciecz. Jest to też najwyższa możliwa temperatura, w której może rozpocząć się krystalizacja tej substancji. Krystalizacja zachodzi jednak często przy niższej temperaturze niż temperatura topnienia, co zależy od wielu czynników, np. obecności zarodków krystalizacji, tempa schładzania czy ciśnienia.Uraninit – minerał promieniotwórczy z gromady tlenków. Należy do minerałów rzadkich. Nazwa pochodzi od składnika uranu. Badania tego minerału doprowadziły Marię Skłodowską-Curie do odkrycia polonu i radu, za co otrzymała w 1911 r. drugą Nagrodę Nobla.

    Najtrwalszym i najbardziej rozpowszechnionym (niemal 100%) naturalnie występującym izotopem protaktynu jest Pa, będący produktem rozpadu U, ma okres półtrwania ok. 32 530 lat. Znacznie mniejsze, śladowe ilości krótkotrwałego Pa występują w produktach szeregu promieniotwórczego U. Pa jest produktem rozpadu Th, będącego częścią łańcucha przemian wykorzystywanych do otrzymania U poprzez napromieniowanie neutronami Th. Jest niepożądanym produktem pośrednim w opartych na torze reaktorach jądrowych i jest usuwany z aktywnego obszaru reaktora podczas procesu powielania.

    Woda morska – woda występująca w morzach i oceanach. W wodzie tej są rozpuszczone tysiące związków chemicznych i prawie wszystkie pierwiastki chemiczne obecne na kuli ziemskiej. Woda morska stanowi ponad 96% wody obecnej w formie ciekłej na powierzchni Ziemi, tzw. woda słodka stanowi zaś mniej niż 3%.Otto Hahn (ur. 8 marca 1879 we Frankfurcie nad Menem, zm. 28 lipca 1968 w Getyndze) – niemiecki fizykochemik. Laureat Nagrody Nobla (chemia, 1944) za prace nad rozszczepieniem jądra atomu. Czasem uważany za "ojca" współczesnej technologii jądrowej.

    Analiza względnych stężeń różnych izotopów uranu, toru i protaktynu w wodzie i minerałach jest używana w datowaniu izotopowym osadów, których wiek sięga do 175 tys. lat oraz w modelowaniu różnych procesów geologicznych.

    Występowanie[ | edytuj kod]

    Protaktyn występuje w blendzie smolistej (uraninicie) w stężeniu w rudzie około 0,3–3 ppm. Jest jednorodnie rozprzestrzeniony w większości substancji naturalnych, w tym w wodzie, gdzie występuje w mniejszych stężeniach, rzędu 1 ppt, co odpowiada promieniotwórczości 0,1 pCi/g. W glebie piaszczystej występuje około 500-krotnie więcej protaktynu niż w wodzie, nawet jeśli woda ta jest obecna w tej glebie. Znacznie wyższe krotności, rzędu 2000 i powyżej, zostały zmierzone w piaskach gliniastych i glinach, takich jak bentonit. Protaktyn jest jednym z najrzadszych i najdroższych pierwiastków występujących w przyrodzie.

    Wielka Brytania, Zjednoczone Królestwo (ang. United Kingdom), Zjednoczone Królestwo Wielkiej Brytanii i Irlandii Północnej (ang. United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland) – unitarne państwo wyspiarskie położone w Europie Zachodniej. W skład Wielkiej Brytanii wchodzą: Anglia, Walia i Szkocja położone na wyspie Wielka Brytania oraz Irlandia Północna leżąca w północnej części wyspy Irlandia. Na wyspie tej znajduje się jedyna granica lądowa Zjednoczonego Królestwa z innym państwem – Irlandią. Poza nią, Wielka Brytania otoczona jest przez Ocean Atlantycki na zachodzie i północy, Morze Północne na wschodzie, kanał La Manche na południu i Morze Irlandzkie na zachodzie.Rad (Ra, łac. radium) – pierwiastek chemiczny z grupy metali ziem alkalicznych w układzie okresowym. Nazwa pochodzi od łacińskiego słowa radius oznaczającego promień.

    Źródła naturalne[ | edytuj kod]

    Ruda uraninitowa, w której występuje protaktyn (0,3–3 ppm)

    Ponieważ czas połowicznego rozpadu Pa jest krótki w porównaniu do skali geologicznej, jego występowanie jest ściśle związane z występowaniem U. Zawartość uranu w skorupie ziemskiej jest na poziomie 2,7 ppm, z czego 0,711% to U, stąd naturalne rozpowszechnienie Pa (obliczone z okresów połowicznego rozpadu Pa i U) wynosi 0,87×10, tylko nieznacznie mniej niż w przypadku Ra. Przyjmując, że masa skorupy ziemskiej (do głębokości 36 km) wynosi 2,5×10 g, to całkowite zasoby protaktynu wynoszą 2,2×10 ton.

    Układ tetragonalny – układ krystalograficzny, w którym trzy osie są w stosunku do siebie prostopadłe, dwie z nich mają taką samą długość i leżą w jednej płaszczyźnie, a trzecia oś (oś główna) jest od nich dłuższa lub krótsza.Moc kwasu – ilościowa miara jego chemicznej „siły działania”. Miarą tej mocy jest zazwyczaj minus logarytm dziesiętny ze stałej dysocjacji kwasu (Ka) w danych warunkach, oznaczany skrótem pKa.

    Wyraźna tendencja protaktynu do hydrolizy jest podstawą metody datowania osadów morskich do ich wieku sięgającego miliona lat. Przy niezakłóconym uformowaniu geologicznym stosunek Pa:U wynosi 3,2×10, ale współczynnik ten jest zakłócany, kiedy złoże jest wymywane przez wody gruntowe, które przenoszą uran do morza. Przy pH wody morskiej protaktyn i tor hydrolizują i odkładają się na dnie oceanicznym, pozostawiając uran w roztworze jako U2+2. Jako że rozpad Pa i Th zachodzi z różnymi prędkościami, to wzajemny współczynnik zawartości tych pierwiastków na różnych głębokościach może być użyty do określenia szybkości sedymentacji.

    Tlenek wapnia (wapno palone), CaO – nieorganiczny związek chemiczny z grupy tlenków zasadowych zawierający wapń na II stopniu utlenienia.Metoda uranowo-torowa – metoda datowania bezwzględnego, opiera się na rozpadzie promieniotwórczym izotopów uranu, optymalna dla przedziału chronologicznego od 500 do 50 000 lat temu.

    Do określenia zawartości Pa w ciałach stałych używana jest nowa metoda, o rząd wielkości dokładniejsza niż metody oparte na zliczaniu rozpadów, która oparta jest na spektroskopii masowej jonizacji termicznej (TIMS) protaktynu w węglanach. Dzięki tej metodzie mogą być datowane węglany o wieku 10–250 tys. lat.

    Układ rombowy - układ krystalograficzny, w którym trzy osie różnej długości są w stosunku do siebie prostopadłe.Stopień utlenienia (liczba utlenienia) – formalna wartość ładunku atomu w związku chemicznym przy założeniu, że wszystkie wiązania chemiczne w danej cząsteczce mają charakter wiązań jonowych. Suma stopni utlenienia wszystkich atomów w cząsteczce obojętnej oraz dla wolnych pierwiastków wynosi 0, a w jonach ma wartość ładunku jonu.

    Pa nie został wykryty w naturze, ale ślady Np, jego substratu, jak i Ac, produktu jego rozpadu, zostały wykryte w ściekach rafinerii uranu. Można wnioskować, że Pa jest ciągle naturalnie tworzony w reakcji: U(n,2n) → U(β;6,75 dnia) → Np(α;2,14×10 lat) → Pa

    W reaktorach atomowych[ | edytuj kod]

    Dwa ważne izotopy protaktynu, Pa i Pa powstają z toru w reaktorach jądrowych; oba są niepożądane i są zazwyczaj usuwane, tym samym komplikując schemat i działanie reaktora jądrowego. W szczególności Th poprzez reakcje n,2n tworzy Th, który szybko (t1/2 = 25,5 godz.) rozpada się do Pa. Izotop ten ma stosunkowo długi okres połowicznego zaniku, równy 32 760 lat, i jest główną przyczyną długotrwałej radiotoksyczności zużytego paliwa jądrowego. Protaktyn-233 jest tworzony z Th poprzez wychwyt neutronu. Następnie rozpada się do uranu-233 lub wychwytuje następny neutron i przekształca się w bardzo trwały uran-234. Pa ma względnie długi okres połowicznego zaniku równy 27 dni oraz wysoki przekrój czynny dla wychwytu neutronów (tak zwana „trucizna reaktorowa”). Stąd też, zamiast szybko rozpadać się do użytecznego U, znacząca część Pa przekształca się w słabo rozszczepialne izotopy i pochłania neutrony, zmniejszając tym samym wydajność reaktora. By temu zapobiec, Pa jest usuwany z aktywnej strefy pracy torowych reaktorów chłodzonych stopionymi solami, by tor ulegał rozpadowi do U. Jest to osiągane poprzez użycie kilkumetrowej wysokości kolumn stopionego bizmutu z rozpuszczonym w nim licie. W uproszczonym schemacie można to przedstawić, że lit wybiórczo redukuje sole protaktynu do metalicznego protaktynu, który następnie jest wyodrębniany ze stopionych soli, a bizmut służy tylko jako rozpuszczalnik. Wybierany jest ze względu na niską temperaturę topnienia (271 °C), niską prężność pary, dobrą rozpuszczalność litu i aktynowców oraz niemieszalność z roztopionymi chlorkami.

    Kwas siarkowy (nazwa Stocka: kwas siarkowy(VI)), H2SO4 – nieorganiczny związek chemiczny, jeden z najmocniejszych kwasów – wszystkie układy o mocy większej od kwasu siarkowego 100% nazywa się superkwasami. Bywa zwany krwią przemysłu chemicznego, ze względu na to, że używa się go w bardzo wielu kluczowych syntezach. Sole kwasu siarkowego to siarczany.Mieszanina – układ dwóch lub więcej pierwiastków lub związków chemicznych zmieszanych ze sobą w dowolnym stosunku i wykazujących swoje indywidualne właściwości.

    Izotopy protaktynu[ | edytuj kod]

     Osobny artykuł: Izotopy protaktynu.

    Obecnie (sierpień 2012) znanych jest 29 izotopów protaktynu, spośród których tylko trzy mają znaczenie naukowe;Pa, Pa i Pa. Dwa z nich występują naturalnie – Pa (~100%) i w śladowych ilościach Pa, który istnieje ponadto w dwóch różnych stanach energetycznych. Pa jest produktem pracy reaktorów atomowych. Protaktyn jest źródłem cząstek alfa. Niemal cały (99,8%) uran-238 rozpada się najpierw do izomeru Pa.

    Hydroliza – reakcja podwójnej wymiany (często odwracalna), która przebiega między wodą i rozpuszczoną w niej substancją. W jej wyniku powstają nowe związki chemiczne. Jest szczególnym przypadkiem liolizy (solwolizy). Często przebiega w obecności katalizatorów (kwasów lub zasad). Hydrolizę wykorzystuje się w przemyśle chemicznym (np. hydroliza wielocukrów na cukry proste lub hydroliza chlorobenzenu do fenolu).Linia spektralna — ciemna lub jasna linia w jednolitym, ciągłym widmie, powstającą wskutek nadmiaru lub deficytu fotonów (w porównaniu z pobliskimi częstotliwościami) w wąskim zakresie częstotliwości.

    Protaktyn-231[ | edytuj kod]

    Pa jest źródłem promieniowania α, a jego masa atomowa została ustalona na 231,03588 ±0,00002. W szeregu uranowo-aktynowym jest produktem rozpadu Th, a dalej rozpada się na Ac, od którego zaczerpnął swoją nazwę. Potwierdzone okresy półtrwania wynoszą od 32 000±10% do 34 300 ±300 lat. Ostatnie badania ustaliły okres półtrwania na ok. 35 530 ±250 lat (z 95% pewnością). Dlatego też Pa jest jedynym izotopem dostępnym w miligramowych ilościach. Przekrój czynny wychwytu neutronów termicznych wynosi 211 ±2 barnów. Okres półtrwania samorzutnego rozszczepienia wynosi 1,1×10 lat.

    Tor (Th, łac. thorium) – pierwiastek chemiczny z grupy aktynowców w układzie okresowym. Nazwa pochodzi od imienia jednego z bogów nordyckich, Thora.Twardość – cecha ciał stałych świadcząca o odporności na działanie sił punktowych (skupionych). Efektami oddziaływania sił skupionych mogą być odkształcenia powierzchni, zgniecenie jej lub zarysowanie. Definicja twardości jest dość ogólna, stąd mnogość metod i skal pomiarowych.

    Pa może być wyizolowany z przetworzonych rud uranowych lub wytworzony na drodze dwóch reakcji jądrowych: Th(n,2n)Th lub Th(n,γ)Th. W zasadzie powinno to wyeliminować wszystkie problemy związane z otrzymywaniem Pa. Jednakże napromieniowanie neutronami Th daje duże ilości Pa i innych niepożądanych zanieczyszczeń, a względnie małe ilości Pa.

    Przewodność cieplna, współczynnik przewodnictwa ciepła oznaczany symbolem λ lub k określa zdolność substancji do przewodzenia ciepła. W tych samych warunkach więcej ciepła przepłynie przez substancję o większym współczynniku przewodności cieplnej.Moduł Kirchhoffa (G) (inaczej moduł odkształcalności postaciowej albo moduł sprężystości poprzecznej) - współczynnik uzależniający odkształcenie postaciowe materiału od naprężenia, jakie w nim występuje. Jednostką modułu Kirchhoffa jest paskal. Jest to wielkość określająca sprężystość materiału.

    Protaktyn-233[ | edytuj kod]

    Pa jest jedynym izotopem protaktynu, który otrzymywany jest w gramowych ilościach; pierwszy gram został otrzymany w 1964 roku przez naukowców w National Reactor Testing Station w Idaho. Znaczenie tego izotopu wynika z faktu, że jest etapem pośrednim w produkcji rozszczepialnego U. Reakcja została odkryta w 1938 roku przez Lise Meitner:

    Węglan sodu (nazwy zwyczajowe: soda, soda kalcynowana Na2CO3) − nieorganiczny związek chemiczny, sól kwasu węglowego i sodu.Sir William Crookes (wym. "ˈkru̇ks"; ur. 17 czerwca 1832 w Londynie, zm. 4 kwietnia 1919 tamże) – angielski fizyk i chemik. Łączył dokonywane prywatnie eksperymenty z prowadzeniem interesów. Wydawał kilka pism fotograficznych i naukowych. W 1861 wkrótce po dokonaniu przez Roberta Bunsena i Gustava Kirchhoffa odkryć w dziedzinie spektroskopii, odkrył pierwiastek chemiczny tal (Tl). Pośrednio doprowadziło to do skonstruowania, w 1875, radiometru. Pod koniec XIX wieku skonstruował urządzenie (nazwane później "rurą Crookesa") do obserwacji promieniowania katodowego, poprzedniczkę lampy rentgenowskiej, a w 1903 spintaryskop. Interesował się spirytyzmem, a jego przeświadczenie o prawdziwości tego zjawiska wzbudziło w latach 70. XIX wieku duże kontrowersje.
    Th(n,γ)Th(β,22 min)→Pa(β, 27 dni) →U

    Pa wyparł izotop Pa z zastosowań jako znacznik izotopowy ze względu na swój okres półtrwania, stosunkową łatwość otrzymywania oraz nietrudne do wykrycia widmo gamma.

    Protaktyn-234[ | edytuj kod]

    Nuklid Pa występuje naturalnie w dwóch postaciach izomerycznych: Pa, odkryty przez Fajansa i Göhringa w 1913 roku oraz Pa, odkryty przez Hahna w 1921 roku. Oba izotopy są źródłami promieniowania β, rozpadając się do U, ale Pa jest metastabilny i w 0,13% rozpadów, w wyniku przejścia izomerycznego, rozpada się do swojego stanu podstawowego, Pa.

    Hydroksosole (sole zasadowe, hydroksysole) – sole zawierające oprócz kationu metalu i anionu reszty kwasowej również jon wodorotlenowy (OH). Hydroksosole powstają w wyniku reakcji kwasów (w ilości poniżej stechiometrycznej) z zasadami zawierającymi w cząsteczce więcej niż jedną grupę wodorotlenową, czyli wodorotlenkami polihydroksylowymi. Obecność anionów wodorotlenowych nie zawsze nadaje i świadczy o zasadowym charakterze cząsteczki soli.Glina – pod kątem genezy, jest to ilasta skała osadowa, powstała najczęściej w okresie czwartorzędu w wyniku nagromadzenia osadów morenowych (skały ilaste starsze niż czwartorzędowe nazywane są najczęściej iłami). Jest to zatem skała złożona z minerałów ilastych, kwarcu, skaleni, substancji koloidalnych, może zawierać okruchy innych skał oraz substancje organiczne (humus, korzenie, bituminy).


    Podstrony: 1 [2] [3] [4] [5]




    Warto wiedzieć że... beta

    Izotopy – odmiany pierwiastka chemicznego różniące się liczbą neutronów w jądrze atomu (z definicji atomy tego samego pierwiastka mają tę samą liczbę protonów w jądrze). Izotopy tego samego pierwiastka różnią się liczbą masową (łączną liczbą neutronów i protonów w jądrze), ale mają tę samą liczbę atomową (liczbę protonów w jądrze).
    Wodór (H, łac. hydrogenium) – pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 1, niemetal z bloku s układu okresowego. Jego izotop, prot, jest najprostszym możliwym atomem, zbudowanym z jednego protonu i jednego elektronu.
    Dmitrij Iwanowicz Mendelejew, Дмитрий Иванович Менделеев (pol. Dymitr Mendelejew, ur. 27 stycznia/8 lutego 1834 w Tobolsku, zm. 20 stycznia/2 lutego 1907 w Petersburgu) – chemik rosyjski, odkrywca (w roku 1869) prawa okresowości pierwiastków chemicznych.
    Gleba, pedosfera – biologicznie czynna powierzchniowa (do 2 m miąższości) warstwa skorupy ziemskiej, powstała w procesie glebotwórczym ze skały macierzystej pod wpływem czynników glebotwórczych. Gleba składa się z części mineralnej i organicznej. Częścią gleby są organizmy glebowe.
    II wojna światowa – największy konflikt zbrojny w historii świata, trwający od 1 września 1939 do 2 września 1945 roku (w Europie do 8 maja 1945), obejmujący zasięgiem działań wojennych prawie całą Europę, wschodnią i południowo-wschodnią Azję, północną Afrykę, część Bliskiego Wschodu i wszystkie oceany. Niektóre epizody wojny rozgrywały się nawet w Arktyce i Ameryce Północnej. Poza większością państw europejskich i ich koloniami, brały w niej udział państwa Ameryki Północnej i Ameryki Południowej oraz Azji. Głównymi stronami konfliktu były państwa Osi i państwa koalicji antyhitlerowskiej (alianci). W wojnie uczestniczyło 1,7 mld ludzi, w tym 110 mln z bronią. Według różnych szacunków zginęło w niej od 50 do 78 milionów ludzi.
    Otwarty dostęp (OD, ang. Open Access, „OA”) – oznacza wolny, powszechny, trwały i natychmiastowy dostęp dla każdego do cyfrowych form zapisu danych i treści naukowych oraz edukacyjnych.
    Tantal (Ta, łac. tantalium) – pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych w układzie okresowym. Nazwa pochodzi od Tantala – postaci w mitologii greckiej.

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.162 sek.