Prométium

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
61 neodímiumprométiumszamárium
-

Pm

Np
Általános
Név, vegyjel, rendszám prométium, Pm, 61
Elemi sorozat lantanoidák
Csoport, periódus, mező ?, 6, f
Megjelenés fémes
Atomtömeg (145)  g/mol
Elektronszerkezet [Xe] 4f5 6s²
Elektronok héjanként 2, 8, 18, 23, 8, 2
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot szilárd
Sűrűség (szobahőm.) 7,26 g/cm³
Olvadáspont 1315 K
(1042 °C, 1908 °F)
Forráspont 3273 K
(3000 °C, 5432 °F)
Olvadáshő\Delta_{fus}{H}^\ominus 7,13 kJ/mol
Párolgáshő \Delta_{vap}{H}^\ominus 289 kJ/mol
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet hexagonális
Oxidációs szám 3
(enyhén bázikus oxid)
Elektronegativitás  ? 1,13 (Pauling-skála)
Ionizációs energia 1.: 540 kJ/mol
2.: 1050 kJ/mol
3.: 2150 kJ/mol
Atomsugár 185 pm
Atomsugár (számított) 205 pm
Egyebek
Mágnesség nincs adat
Elektromos ellenállás (sz.h.) est. 0,75 µΩ·m
Hőmérséklet-vezetési tényező (300 K) 17,9 W/(m·K)
Hőtágulási tényező (sz.h.) (α, poly)
est. 11 µm/(m·K)
Young-modulus (α módosulat) est. 46 GPa
Nyírási modulus (α módosulat) est. 18 GPa
Kompressziós modulusz (α módosulat) est. 33 GPa
Poisson-tényező (α módosulat) est. 0,28
CAS-szám 7440-12-2
Fontosabb izotópok
Fő cikk: A prométium izotópjai
Izotóp t.e. felezési idő B.m. B.e. (MeV) B.t.
145Pm mest. 17,7 y ε 0,163 145Nd
146Pm mest. 5,53 y ε 1,472 146Nd
β- 1,542 146Sm
147Pm mest. 2,6234 y β- 0,224 147Sm
Hivatkozások

A prométium a lantanoidák közé tartozó ritkaföldfém, a periódusos rendszer 61. eleme. Vegyjele Pm, más elemekkel vegyülve sókat alkot. A prométiumnak csak egy stabil oxidációs száma van, a +3, azonban létezhet néhány +2 vegyülete is. Összes izotópja radioaktív; a technéciummal együtt egyike annak a két elemnek, amelyet stabil elem követ a periódusos rendszerben.

Nevét Prométeuszról kapta. Radioaktív elem, a természetben extrém ritkán fordul elő urán ércekben (mint bomlástermék), csak mesterséges atommag-átalakítással lehet előállítani. Jelenlétét kimutatták már néhány csillagban is.

Tulajdonságai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Fizikai tulajdonságai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A prométiumatom 61 elektronnal rendelkezik, ezek konfigurációja [Xe]4f56s2.[1] Vegyületek képződése során a prométium leadja két külső, valamint az egyik 4f-elektornját, mely egy belső, lezáratlan alhéján található. A fém atomsugara a lantanoidák között a harmadik legnagyobb, de a szomszédos elemekét csak alig valamivel haladja meg.[1] Ez az egyetlen kivétel az alól az általános tendencia – azaz hogy az atomok mérete a rendszám növekedésével (a lantanoida-kontrakció miatt[2]) csökken – alól, melyet nem a betöltött (vagy félig betöltött) 4f-alhéj okoz.

A prométium számos tulajdonsága megfelel a periódusos rendszerben elfoglalt helye alapján várhatónak, és átmenetet képez a neodímium és a szamárium között. Például olvadáspontja, az első három ionizációs energiájának értéke és a hidratálási energiája a neodímiuménál nagyobb, de a szamáriuménál kisebb.[1] Hasonlóan a becsült forráspontja, (Pm3+) ionsugara és egyatomos gázának standard képződéshője a szamáriuménál nagyobb, de a neodímiuménál kisebb.[1]

A prométium kristályszerkezete szoros illeszkedésű kettős hexagonális, keménysége 63 kg/mm2.[3] Ez az alcsony hőmérsékleten stabil alfa-forma 890 °C-ra melegítve tércentrált köbös béta-formává alakul át.[4]

Kémiai tulajdonságai és vegyületei[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A prométium a lantanoidák cériumcsoportjába tartozik, és a szomszédos elemekkel nagyfokú kémiai hasonlóságot mutat. [5] Instabilitása miatt kémiája kevéssé ismert. Néhány vegyületét előállították, ezek színe jellemzően rózsaszín vagy vörös, de tulajdonságaikat nem tanulmányozták behatóan.[6][7] Pm3+ ionokat tartalmazó savas oldathoz ammóniát adva gélszerű, világosbarna, vízben oldhatatlan Pm(OH)3 hidroxid válik ki.[8] Sósavban oldva vízben oldódó, sárga színű PmCl3 só keletkezik,[8] hasonló módon salétromsavban oldva Pm(NO3)3 nitrát jön létre. Utóbbi is jól oldódik, megszárítva – a Nd(NO3)3-hoz hasonló – rózsaszín kristályokat alkot.[8] A Pm3+ ion elektronszerkezete [Xe] 4f4, színe rózsaszín. Alapállapotának termszimbóluma 5I4.[9] A szulfát só, a többi cérium csoportbeli szulfáthoz hasonlóan kevéssé oldódik vízben. Oktahidrátjának rácsállandóit kiszámították, ennek alapján a Pm2(SO4)3·8 H2O sűrűsége 2,86 g/cm3.[10] Pm2(C2O4)3·10 H2O oxalátja az összes lantanoida-oxalát közül a legrosszabbul oldódó.[11]

A nitráttal ellentétben a prométium-oxid nem a megfelelő neodímium, hanem a szamárium sóhoz hasonlít. Előállításakor, például az oxalát sót hevítve fehér vagy levendulaszínű, rendezetlen szerkezetű port kapunk,[8] mely 600 °C-ra hevítve köbös rácsban kristályosodik. Tovább izzítva 800 °C, majd 1750 °C-ra visszafordíthatatlanul monoklin, illetve hexagonális szerkezetté alakul. Ez utóbbi két fázis az izzítási idő és hőmérséklet változtatásával alakítható át egymásba.[12]

Képlet szimmetria tércsoport No Pearson-szimbólum a (pm) b (pm) c (pm) Z sűrűség,
g/cm3
α-Pm dhcp[3][4] P63/mmc 194 hP4 365 365 1165 4 7,26
β-Pm bcc[4] Fm3m 225 cF4 410 410 410 4 6,99
Pm2O3 köbös[12] Ia3 206 cI80 1099 1099 1099 16 6,77
Pm2O3 monoklin[12] C2/m 12 mS30 1422 365 891 6 7,40
Pm2O3 hexagonális[12] P3m1 164 hP5 380,2 380,2 595,4 1 7,53

Promethium forms only one stable oxidation state, +3, in the form of ions; this is in line with other lanthanides. According to its position in the periodic table, the element cannot be expected to form stable +4 or +2 oxidation states; treating chemical compounds containing Pm3+ ions with strong oxidizing or reducing agents showed that the ion is not easily oxidized or reduced.[5]

Prométium-halogenidek[13]
Képlet szín koordinációs
szám
szimmetria tércsoport No Pearson-szimbólum o.p. (°C)
PmF3 bíbor-rózsaszín 11 hexagonális P3c1 165 hP24 1338
PmCl3 levendula 9 hexagonális P63/mc 176 hP8 655
PmBr3 vörös 8 rombos Cmcm 63 oS16 624
α-PmI3 vörös 8 rombos Cmcm 63 oS16 α→β
β-PmI3 vörös 6 romboéderes R3 148 hR24 695

Hivatkozások[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. ^ a b c d Sablon:Greenwood&Earnshaw
  2. Sablon:Cotton&Wilkinson5th
  3. ^ a b (1971.) „The crystal structure of promethium”. Journal of the Less Common Metals 24 (3), 233. o. DOI:10.1016/0022-5088(71)90101-9.  
  4. ^ a b c Gschneidner, K.A., Jr..szerk.: Lide, D. R.: Physical Properties of the rare earth metals, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 86th, Boca Raton (FL): CRC Press (2005). ISBN 0-8493-0486-5 
  5. ^ a b Lavrukhina & Pozdnyakov 1966, 120. o.
  6. Emsley 2011, 429. o.
  7. promethium. Encyclopædia Britannica Online
  8. ^ a b c d Lavrukhina & Pozdnyakov 1966, 121. o.
  9. Aspinall, H. C.. Chemistry of the f-block elements. Gordon & Breach (2001). ISBN 905699333X 
  10. Lavrukhina & Pozdnyakov 1966, 122. o.
  11. Lavrukhina & Pozdnyakov 1966, 123. o.
  12. ^ a b c d (1972.) „Polymorphic Modifications of Pm2O3”. Journal of the American Ceramic Society 55 (8), 428. o. DOI:10.1111/j.1151-2916.1972.tb11329.x.  
  13. Cotton, Simon. Lanthanide And Actinide Chemistry. John Wiley & Sons (2006). ISBN 978-0-470-01006-8 
Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Prométium témájú médiaállományokat.