一種天然放射性元素,化學符號Pa,原子序數91,原子量231.03588,屬錒系元素。以希臘文protos(前)加上actinium(錒)而命名。

  發現 1913年K.法揚斯等發現短半衰期的鏷同位素鏷234,它是鈾鐳放射性衰變系的成員。1917年F.索迪和J.格蘭斯通、O.哈恩和L.邁特納各自獨立發現長半衰期的鏷同位素鏷231,它是錒鈾系的成員。

>  存在 已發現質量數在215和238之間的21個鏷同位素(見表),除鏷231、鏷234是天然放射性同位素外,其餘都是通過人工核反應合成的。鏷同位素中鏷231的半衰期最長、豐度最大,存在於所有含鈾礦石中,放射性平衡時,鏷、鈾的重量比為2.7×10-7:1。鏷234尚有同質異能素234Pam(半衰期11.7分),也是鈾鐳系的成員,99.6%的鈾238通過234Pam而衰變成鈾234。鏷233是釷增殖堆中從釷232生產鈾233的中間產物:

在能源技術中具有重要意義。

  性質 鏷為灰色金屬。鏷同位素的主要核性質見表。

鏷同位素的核性質

  金屬鏷屬四方晶格。在空氣中穩定;熔點低於1600℃,密度15.37克/厘米3。鏷原子的電子構型(Rn)5f26d17s2,有+5、+3和+4三種氧化態。五價鏷的化學性質與鈮、鉭相似,例如鹵化物PaF5PaCl5PaBr5PaI5與相應的鈮、鉭鹵化物性質相近;但氧化物Pa2O5的酸性比Ta2O5弱。五價鏷的化合物極易水解,隻有幾種絡合陰離子如 Pa2F崻等對水解是穩定的。Pa2O5不溶於硫酸、鹽酸和硝酸,易溶於濃氫氟酸中,生成絡合陰離子 Pa2F崻。多數五價鏷的化合物和溶液無色,但與丹寧酸形成黃色絡合物,與銅鐵試劑和焦性沒食子酸生成牢固的有色絡合物。用鉻(Ⅱ)或鋅汞齊可將溶液中的鏷(Ⅴ)還原為鏷(Ⅳ)。溶液中的鏷(Ⅳ)與空氣接觸,易被氧化為鏷(Ⅴ)。鏷(Ⅳ)的化合物有顏色,例如四氯化鏷為黃綠色。

  鏷231是極毒的放射性核素,在人體中的最大容許積存量為0.5微克。

  制取 鏷231的制備有兩條途徑:一是從鈾工業的廢渣直接提取;二是將天然放射性同位素釷230進反應堆輻照,由核反應:

制得。從礦渣中分離鏷的化學過程復雜,一般須經多次溶劑萃取和離子交換分離操作。中國研究瞭從提鐳後的礦渣中提取鏷的流程:瀝青鈾礦經硝酸浸出鈾、鐳後,用氫氟酸處理,將渣中的鏷浸出,再經過用苯基磷酸-2-乙基己基酯、三烷基氧膦-二甲苯、三脂肪胺-混合醇-磺化煤油三次萃取,以及通過201×7大孔陰離子交換樹脂柱進行離子交換色譜分離,可以濃集和純化鏷。英國曾從鈾精煉廠的“醚渣”中回收瞭125克純度為99.9%的鏷231。

  

參考書目

 J.J.Katz and G.T.Seaborg,The Chemistry of theActinide Elements,Methuen,London,1957.

 K.W.Bagnall,The Actinide Elements,Elsevier,Am-sterdam,1972.