更新时间:2024-07-30 22:47

钷(Promethium),元素符号为Pm,原子序数为61,是一种具有放射性镧系稀土元素之一。已知有17种同位素和4种同质异能素。其中最重要的是从裂变产物中提取或用中子照射146Nd制得的147Pm(半衰期2.64年)。

研究简史

发现人:马林茨基(J.A.Marinky)、格伦丁宁(L.E.Glendenin)和克里尔(C.Coryell)

发现年代:1945年

发现过程:1945年马林茨基、格伦丁宁和克里尔(C.Coryell),从裂变产物的残余物中分离制得。

1902年,捷克化学家博胡斯拉夫布劳纳发现的所有相邻的镧系元素之间的差异是最大的,作为结论,他建议有一个元素有它们之间的中间性质。这一预测在1914年由亨利·莫斯利所证实,同时他发现有几个原子序数并没有相对应的元素,分别为43,61,72,75,85,87。随着对元素表中族与族之间知识的差距,所以开始进行预测地球和自然环境中的稀有元素。利用巴西矿物独居石的分级结晶分离一硝酸盐的稀土元素

1939年,加州大学用60英寸回旋加速器制造钷,但它没有实现。

1945年,美国田纳西州橡树岭克林顿实验室的研究人员马林茨基、格伦丁宁和克里尔在铀裂变产物中发现了61号元素。他们应用了新的离子色层分离法把它分离出来,并研究了它。新元素并命名为promethium,元素符号定为Pm,名称来自希腊神话中偷取火种给人类的英雄普罗米修斯(Prometheus)。1949年国际纯粹和应用化学联合会接受了这一名称。

钷是继锝之后,人工制得的第二个化学元素。在天然矿物中寻找61号元素的工作,花费了科学家们不少的时间和精力,但最后都无功而返。后来在“同位素统计规则”的指导下,科学家们放弃了从天然矿石中寻找,而走向核反应的产物中。(然而,微量的钷的确以核裂变的结果出现在铀矿石中,但总量少于矿石的每百万吨1微克。)

1947年,马林斯基(J.A.Marinsky)、格伦丹宁(L.E.Glendenin)和科里尔(C.E.Coryell)从裂变产物中发现了61号元素,用希腊神话中的神名普罗米修斯(Prometheus)命名为钷(Promethium)。

一直到1948年,才制得可以看得见并可称重的氯化钷(PmCl3,黄色)和硝酸钷(Pm(NO3)3)各3毫克。1965年从6000吨铀矿中取得350毫克钷,是铀自动分裂的产物(一说为1986年M.阿特雷普微(M.Attrep)从刚果沥青铀矿中分离出钷,含量甚微,每千克矿物中仅含4×10-15克)。这样地壳中也找到了它。

1972年在天然铀矿提取物中发现了147Pm(半衰期2.64年),从此Pm不再是人造元素。

理化性质

物理性质

第一电离能5.55eV。放射性元素,半衰期最长的为145Pm,18年,147Pm半衰期为2.64年。虽然有较长的半衰期,但是很难大量积累它。物理性质和化学性质与钕和钌相似。其同位素不稳定。原子丰度和宇宙体重原子丰度无。

化学性质

金属钷在空气中会慢慢失去光泽。钷可以在空气中迅速燃烧,生成氧化钷(Ⅲ)(Pm2O3)。

可能钷没有进行过如下的反应,这主要是因为钷非常稀少。银白色的金属钷的电负性相当低,能与冷水发生反应,并与热水迅速反应,生成氢氧化钷和氢气

金属钷可以与所有的卤素单质发生反应生成三卤化物。

制备方法

把钷同其他元素分离,并得到纯净的金属钷比较困难,这在很大程度上取决于它在自然界中的存在形式。在自然界中有多种稀土矿,其中以磷钇矿独居石氟碳铈矿最为重要;前两种矿物都是正磷酸盐矿LnPO4(Ln表示除非常稀少的钷以外所有镧系元素组成的集合),而氟碳铈矿则是由氟化物和碳酸盐形成的复盐矿LnCO3F。原子序数为偶数的镧系元素比较常见。上述矿物中最常见的镧系元素主要依次为铈、镧、钕和镨,独居石中还含有钍(锕系元素)和钇。钍及其衰变产物有放射性,这使得它变得更加难以处理。

应用领域

(1)可作热源。为真空探测和人造卫星提供辅助能量。

(2)Pm-147放出能量低的β射线,用于制造钷电池。作为导弹制导仪器及钟表的电源。此种电池体积小,能连续使用数年之久。此外,钷还用于便携式X-射线仪、制备荧光粉、度量厚度以及航标灯中。

硫化锌的夜光粉原料。

(4)用量作测厚度仪器的射线源

(5)刻度和校正仪表、工业厚度计:用于钢铁制造、塑料工业和造纸工业。

(6)电离源:用于电子捕获鉴定器、静电消除器等。

(7)用作同位素热源。

危害及防护

对于147Pm密封源来讲,在正常使用或操作的条件下不存在环境影响问题,或环境影响很小。但在密封源包壳破裂、放射源失控等情况下可能对环境造成一定污染。

147Pm为β辐射体,在衰变过程中,除释放出β粒子外,还能释放一定能量的γ射线。因此147Pm源可引发γ外照射;事故工况下,147Pm泄漏可对人体形成β射线外照射,或经呼吸道、消化道及完整皮肤及伤口进入人体引发内照射。

诊断治疗

147Pm促排:

(1)氨羧型络合剂:DTPA、三亚乙基四胺六乙酸(TTHA)、乙二胺四乙酸(EDTA)和喹胺酸等,促排效果最好。

(2)H-73-10是我国合成的新型螯合剂,能显著降低147Pm在肝、骨中的滞留量,增加147Pm在尿中的排出率。

(3)N-双羧甲基氨基乙酰对氨基水杨酸、3-N,N-双羧甲基氨甲基-5-乙氧羰基邻苯二酚和N,N-双羧甲基氨基乙酰半胱氨酸。三种新促排剂能明显增高尿、粪147Pm排出量,其中以N,N-双羧甲基氨基乙酰半胱氨酸效果最佳。

保护措施

2024年6月,公布《稀土管理条例》,自2024年10月1日起施行。

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