Đất hiếm : Promethium

Một loại đất hiếm được sử dụng nhiều trong cuộc sống và khoa học

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CÁC CHẤT VÔ CƠ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CÁC CHẤT VÔ CƠ

Môn học: Hóa học và công nghệ đất hiếm

Mã học phần: CH5405

Đề tài: Tìm hiểu về các nguyên tố đất hiếm-Nguyên tố Promethi

Môn học: Hóa học và công nghệ đất hiếm

Mã học phần: CH5405

Đề tài: Tìm hiểu về các nguyên tố đất hiếm-Nguyên tố Promethi

1

Trang 2

Mục lục

I Promethi.

II Một số tính chất của Promethi.

III Lịch sử khám phá.

IV Các đồng vị phóng xạ.

V Ứng dụng

VI Sản xuất

VII Tồn tại trong tự nhiên

VIII.Bonus-Kiến thức cóp nhặt

I Promethi.

II Một số tính chất của Promethi.

III Lịch sử khám phá.

IV Các đồng vị phóng xạ.

V Ứng dụng

VI Sản xuất

VII Tồn tại trong tự nhiên

VIII.Bonus-Kiến thức cóp nhặt

2

Trang 3

 Là nguyên tố cuối cùng được phát hiện trong 17 nguyên tố đất hiếm

 Kí hiệu nguyên tố: Pm

 Z=61, A=145, thuộc họ Lantan nên có các tính chất học học đặc trung của nhóm này

 Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p63d104s24p65s24d105p64f56s2 or [Xe]4f56s2

 Là nguyên tố cuối cùng được phát hiện trong 17 nguyên tố đất hiếm

 Kí hiệu nguyên tố: Pm

 Z=61, A=145, thuộc họ Lantan nên có các tính chất học học đặc trung của nhóm này

 Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p63d104s24p65s24d105p64f56s2 or [Xe]4f56s2

3

Trang 4

II Một số tính chất của Promethi:

 Promethi là kim loại có màu trắng bạc,có tính phóng xạ cao, dễ bị oxy hóa trong không khí

 Cấu trúc tinh thể có dạng lục giác đôi xếp chặt, mật độ 7,22g/cm3.

 Nhiệt độ nóng chảy: 1168oC và nhiệt độ sôi ước tính: 2460oC (Wheelwright, 1969).

 Cấu trúc tinh thể của promethia phụ thuộc vào nhiệt độ, nhiệt độ càng cao thì càng xếp chặt

 Muối của Promethi phát quang trong bóng tối với màu lam nhạt hay lục nhạt

 Promethi cháy ở 150 ° C và chậm phản ứng với nước lạnh , tuy nhiên nó tạo prometi hydroxit trong nước nóng Nó hòa tan trong axit sunfuric để tạo dung dịch chứa các ion Pm màu hồng

 Promethi là kim loại có màu trắng bạc,có tính phóng xạ cao, dễ bị oxy hóa trong không khí

 Cấu trúc tinh thể có dạng lục giác đôi xếp chặt, mật độ 7,22g/cm3.

 Nhiệt độ nóng chảy: 1168oC và nhiệt độ sôi ước tính: 2460oC (Wheelwright, 1969).

 Cấu trúc tinh thể của promethia phụ thuộc vào nhiệt độ, nhiệt độ càng cao thì càng xếp chặt

 Muối của Promethi phát quang trong bóng tối với màu lam nhạt hay lục nhạt

 Promethi cháy ở 150 ° C và chậm phản ứng với nước lạnh , tuy nhiên nó tạo prometi hydroxit trong nước nóng Nó hòa tan trong axit sunfuric để tạo dung dịch chứa các ion Pm màu hồng

4

Trang 5

III Promethium - Lịch sử khám phá

 Sự tồn tại của promethi lần đầu tiên được Bohuslav Brauner dự đoán vào năm 1902; dự báo này được Henry Moseley ủng hộ năm 1914

 Đến năm 1945 thì được phát hiện bởi bộ ba nhà khoa học Mỹ tại PTN Đại Học Quốc gia Oak Ridge (ORNL)

 Việc phát hiện phải tới năm 1947 mới được công bố do ảnh hưởng của Thế chiến thứ II

 IUPAC về sau đổi tên nguyên tố này thành Promethium để phù hợp với các nguyên tố khác

 Sự tồn tại của promethi lần đầu tiên được Bohuslav Brauner dự đoán vào năm 1902; dự báo này được Henry Moseley ủng hộ năm 1914

 Đến năm 1945 thì được phát hiện bởi bộ ba nhà khoa học Mỹ tại PTN Đại Học Quốc gia Oak Ridge (ORNL)

 Việc phát hiện phải tới năm 1947 mới được công bố do ảnh hưởng của Thế chiến thứ II

 IUPAC về sau đổi tên nguyên tố này thành Promethium để phù hợp với các nguyên tố khác

5

Trang 6

IV Promethi – Các đồng vị phóng xạ

 Như đã biết hiện nay đã phát hiện được 38 đồng vị phóng xạ của Promethi

 Đồng vị đầu tiên được tìm ra là Pm147 có chu kì bán rã là 2,62 năm.

 Đồng vị có chu kỳ bán rã dài nhất là Pm145 với 17,7 năm.

 Ngoài ra Pm146 có chu kỳ bán rã 5,53 năm

 Tất cả các đồng vị còn lại đều có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 364 ngày và phần lớn trong số này có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 27 giây

 Phương thức phân rã chủ yếu trước đồng vị phóng xạ ổn định nhất, Pm145, là bắt điện tử, còn phương thức phân rã chủ yếu sau nó là phân rã Beta trừ.

 Sản phẩm phân rã chủ yếu trước Pm145 là các đồng vị của Neodymi (Nd) còn sản phẩm phân rã sau Pm145 chủ yếu là các đồng vị của Samari (Sm).

 Như đã biết hiện nay đã phát hiện được 38 đồng vị phóng xạ của Promethi

 Đồng vị đầu tiên được tìm ra là Pm147 có chu kì bán rã là 2,62 năm.

 Đồng vị có chu kỳ bán rã dài nhất là Pm145 với 17,7 năm.

 Ngoài ra Pm146 có chu kỳ bán rã 5,53 năm

 Tất cả các đồng vị còn lại đều có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 364 ngày và phần lớn trong số này có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 27 giây

 Phương thức phân rã chủ yếu trước đồng vị phóng xạ ổn định nhất, Pm145, là bắt điện tử, còn phương thức phân rã chủ yếu sau nó là phân rã Beta trừ.

 Sản phẩm phân rã chủ yếu trước Pm145 là các đồng vị của Neodymi (Nd) còn sản phẩm phân rã sau Pm145 chủ yếu là các đồng vị của Samari (Sm).

6

Trang 7

V Promethi - Ứng dụng

 Promethi được sử dụng để tạo ra hồng tâm cho tên lửa vác vai

 Ứng dụng trong đồng hồ phát quang trong bóng tối

 Được sử dụng như một công tắc khởi động cho đền huỳnh quang tiết kiệm năng lượng (CFL)

 Promethi được sử dụng để tạo ra hồng tâm cho tên lửa vác vai

 Ứng dụng trong đồng hồ phát quang trong bóng tối

 Được sử dụng như một công tắc khởi động cho đền huỳnh quang tiết kiệm năng lượng (CFL)

7

Trang 8

 Chuyển hóa bức xạ Beta phát ra từ Pm147 để làm pin hạt nhân có tuổi thọ tới 5 năm.

 Promethi có ứng dụng tiềm năng như là các nguồn tia X có thể di động và là nguồn nhiệt hay điện phụ trợ cho các tàu thăm dò vũ trụ và vệ tinh

 Bức xạ Beta từ promethi được sử dụng như một thước đô độ dày mỏng của nhựa, tấm kim loại, cao su, vải và giấy

 Chuyển hóa bức xạ Beta phát ra từ Pm147 để làm pin hạt nhân có tuổi thọ tới 5 năm.

 Promethi có ứng dụng tiềm năng như là các nguồn tia X có thể di động và là nguồn nhiệt hay điện phụ trợ cho các tàu thăm dò vũ trụ và vệ tinh

 Bức xạ Beta từ promethi được sử dụng như một thước đô độ dày mỏng của nhựa, tấm kim loại, cao su, vải và giấy

V Promethi - Ứng dụng

8

Trang 9

VI Promethi – Sản xuất

 Năm 1963, các phương pháp trao đổi ion đã được sử dụng tại ORNL để điều chế khoảng 10 gam promethi từ các chất thải trong chế biến nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân

 Tất cả prometi sử dụng thương mại được tạo ra trong lò phản ứng hạt nhân

 Sản xuất truyền thống của prometi -147 là từ chế biến các sản phẩm phân hạch uranium

 Ngoài ra nó còn có thể được tạo ra bằng bắn phá Nd146 bằng các nơtron, chuyển hóa nó thành Nd147 để sau đó phân rã thành Pm147 thông qua phân rã Beta trừ. (HFIR)

 Sản lượng từ quá trình HFIR thấp hơn từ phản ứng phân hạch uranium nhưng sẽ cung cấp prometi147 có cường độ phóng xạ phù hợp hơn cho nghiên cứu và phát triển

 Năm 1963, các phương pháp trao đổi ion đã được sử dụng tại ORNL để điều chế khoảng 10 gam promethi từ các chất thải trong chế biến nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân

 Tất cả prometi sử dụng thương mại được tạo ra trong lò phản ứng hạt nhân

 Sản xuất truyền thống của prometi -147 là từ chế biến các sản phẩm phân hạch uranium

 Ngoài ra nó còn có thể được tạo ra bằng bắn phá Nd146 bằng các nơtron, chuyển hóa nó thành Nd147 để sau đó phân rã thành Pm147 thông qua phân rã Beta trừ. (HFIR)

 Sản lượng từ quá trình HFIR thấp hơn từ phản ứng phân hạch uranium nhưng sẽ cung cấp prometi147 có cường độ phóng xạ phù hợp hơn cho nghiên cứu và phát triển

9

Trang 10

VII Promethi trong tự nhiên.

 Promethi có hàm lượng vô cùng nhỏ trong vỏ trái đất

 Nó được hình thành trong tự nhiên như một sản phẩm của quá trình phân hạch tự phát của U238(khoảng 560g)

 Ngoài ra nó cũng được hình thành nhờ bức xạ tia anpha từ Eu151tự nhiên (khoảng 12g)

 Khoáng vật pitchblende(Uraninite) có chứa bốn phần tỷ tỷ (4/1018) Promethi theo khối lượng.

 Promethi có hàm lượng vô cùng nhỏ trong vỏ trái đất

 Nó được hình thành trong tự nhiên như một sản phẩm của quá trình phân hạch tự phát của U238(khoảng 560g)

 Ngoài ra nó cũng được hình thành nhờ bức xạ tia anpha từ Eu151tự nhiên (khoảng 12g)

 Khoáng vật pitchblende(Uraninite) có chứa bốn phần tỷ tỷ (4/1018) Promethi theo khối lượng.

10

Trang 11

Bonus: Promethi – Kiến thức cóp nhặt

 Nó được đặt theo tên người khổng lồ Hy Lạp Prometheus Prometheus đã lấy trộm lửa từ núi Olympus và mang nó xuống cho nhân loại Tên gọi này được đề xuất bởi vợ Charles D Coryell của , Grace Mary Coryell

 Hợp chất của Pm cũng được sử dụng làm chất xúc tác trong việc sản xuất các sản phẩm dầu mỏ

 Các hợp chất đáng lưu tâm của promethi bao gồm ; PmCl3(màu hoa oải hương) ; {PmBr3 (màu đỏ san hô đỏ) , PmF3 (màu tím -hồng) ,Pm(NO3)3 , oxalat Pm2 (C2O4)3 , và oxit Pm2O3

 Ứng dụng phát quang trong bóng tối của nó đã được thay thế bởi Triti vì lý do an toàn

 Promethium là một nguyên tố kỳ lạ, nó đã được xác định trong quang phổ của sao HR-465 trong chòm sao Tiên Nữ và có thể trong HD 101065 sao

Przybylski của chòm sao Nhân Mã và HD 965