کاربرد عنصر پرومتیم (پرومتیوم) چیست؟ خواص و ویژگی پرومتیم

عنصر پرومتیم از عناصر شیمیایی جدول تناوبی بوده و با نماد شیمیایی Pm شناخته می شود. عدد اتمی عنصر پرومتیم ۶۱ و عدد جرمی آن ۱۶۵ است. از خواص عنصر پرومتیم می‌توان به رادیواکتیو بودن آن اشاره کرد. عنصر پرومتیم فلز است و در دسته لانتانید ها جای گرفته است. این ماده به صورت آزاد در طبیعت یافت نمی‌شود. تولید عنصر پرومتیم از تجزیه اورانیوم، توریم و پلوتونیم صورت می‌پذیرد. به دلیل خواص این ماده کاربرد عنصر پرومتیم صورت می پذیرد. ویژگی عنصر پرومتیم موجب شده است تا در گروه ۳ و تناوب ۶ جدول تناوبی جای گیرد. عنصر پرومتیم به عنوان عنصر شماره ۶۱ جدول تناوبی عناصر شناخته می شود. ایزوتوپ عنصر پرومتیم نیز شناسایی شده و در ادامه مقاله بررسی خواهد شد. در ادامه این مقاله به برخی از خواص و کاربرد عنصر پرومتیم پرداخته می‌شود.

نشریه علمی جهان شیمی فیزیک به بررسی عناصر جدول تناوبی پرداخته است. عناصری مانند: بریلیوم، کلسیم، منیزیم، کروم و… . در ادامه با شناخت و معرفی خواص عنصر پرومتیم عنصر شماره ۶۱ جدول تناوبی با ما همراه باشید.

پیشینه عنصر پرومتیم

نام عنصر پرومتیوم از کلمه Prometheus گرفته شده است. Prometheus از اساطیر یونان باستان بود. یونانیان بر این باورند که پرومتس آتش را از آسمان دزدید و به انسان داد.

برای اولین بار دانشمندی به نام Branner در سال ۱۹۰۲ وجود این ماده را پیش بینی نمود. در سال ۱۹۱۴ پیش بینی این دانشمند توسط Moseley تائید شد. افراد دیگری نیز مدعی شده بودند که این عنصر را تولید کرده اند. اما نتوانستند کشفیات خود را ثابت کنند. زیرا جدا کردن عنصر پرومتیم از سایر عناصر بسیار دشوار است.

سرانجام در سال ۱۹۴۴ پرومتیوم طی فرآیند شکافتن هسته اتم اورانیوم و به عنوان محصول جانبی توسط Jacob A.Marinsky و Lawrence E. Glendenin و Charles D. Coryell به دست آمد. این دانشمندان نتوانستند ادعای خود را تا سال ۱۹۴۶ ثابت کنند. وجود مشکلات زیاد تحقیقاتی ناشی از جنگ جهانی دوم مانع اثبات تحقیقات آن ها شده بود.

ویژگی عنصر پرومتیم عنصر شماره ۶۱ جدول تناوبی

• عدد اتمی: ۶۱
• جرم اتمی (عدد اتمی): ۱۴۵
• نقطه ذوب : ۱۰۴۲ درجه سانتی گراد
• نقطه جوش: ۳۰۰۰ درجه سانتی گراد
• شعاع اتمی: ۱۸۳ pm
• ظرفیت: ۳
• رنگ: متالیک
• حالت استاندارد (STP): جامد
• نام گروه: لانتانید ها (رادیو اکتیو)
• انرژی یونیزاسیون: ۵۴۰ KJ/mol
• آرایش الکترونی: [Xe] 4f^۵ ۶s^۲
• الکترونگاتیوی: ۱۳/۱ پائولینگ
• حالت اکسیداسیون: ۳ و ۲
• چگالی: ۲۶۴/۷
• شعاع کووالانسی: ۱۹۹ pm
• رسانش مغناطیسی: پارامغناطیس
• آنتالپی تبخیر: ۲۸۹ KJ/mol
• دوره تناوبی: ۶
• گروه: ۳

خواص عنصر پرومتیم

از خواص عنصر پرومتیوم می توان اشاره کرد که این عنصر ساطع کننده بتا بوده و اشعه گاما از خود ساطع نمی کند. لازم به ذکر است که ذره بتا وقتی به عناصری با عدد اتمی بالا برخورد می تواند اشعه ایکس تولید کند. در مورد  خواص عنصر پرومتیم فلزی اطلاعات زیادی در دست نیست. تنها اطلاعاتی موجود است مبنی بر اینکه پرومتیوم به صورت دو حالت چند شکلی وجود دارد. نمک های عنصر پرومتیم در تاریکی نور آبی کمرنگ یا سبز از خود ساطع می کنند که این به دلیل خاصیت رادیو اکتیو بالای آن می باشد. برای شناخت بیشتر این ماده شیمیایی می توان به مدل اتمی بور برای عنصر پرومتیم استفاده کرد.

لانتانید ها و خواص

لانتانید ها فلزاتی براق با واکنش پذیری بالا هستند. این عناصر خواصی مشابه لانتان ۵۷ دارند. این عناصر نمک های سه ظرفیتی محلول در آب با خواص شیمیایی یکسانی را ایجاد می کنند. این عناصر را می توان احیا نمود. با استفاده از اثر کلسیم و لیتیم بر هالید بدون آب این کار صورت می پذیرد. در مرحله بعد آن را در خلأ ذوب مجدد نموده تا باقیمانده مواد احیا کننده تبخیر شود. همچنین آن ها را می توان از حمام های نمک ذوب شده به صورت الکترولیتی نیز احیا کرد. لانتانید ها همچنین می توانند با بعضی ترکیبات آلی املاح آلی تشکیل دهند.

لانتانید ها خاک های کمیاب نیز نامیده می شوند. علت این نام گذاری این است که اولین اعضای لانتانید ها که به صورت اکسید جمع آوری شد شبیه به اکسید های کلسیم و منیزیم (بعد ها در گروه فلزات قلیایی خاکی قرار گرفتند) بودند. لانتانید ها را به صورت کانی هایی چون مونازیت، زنوتیم و گادولینیت در طبیعت می توان یافت.

شناخت کاربرد عنصر پرومتیم

• این ماده با داشتن منبع تشعشع بتا برای اندازه گیری ضخامت کاربرد دارد.
• کاربرد عنصر پرومتیم به عنوان منبع نور برای علائمی که نیاز به عملکرد دقیق دارند. (با کاربرد فسفر برای جذب تشعشعات بتا و تولید نور)
• کاربرد عنصر پرومتیم در باتری های هسته ای که در آن ها نور توسط سلول های نوری به الکتریسیته تبدیل می شود.
• این ماده می تواند در آینده به عنوان یک منبع اشعه ایکس برای به وجود آوردن منابع تولید نیرو یا گرمای کمکی استفاده شود.
• کاربرد به عنوان منبع نیرو
• برای کاوشگر های فضایی و سفینه ها
•  ایجاد لیزرهایی که برای ایجاد ارتباط بین زیر دریایی ها استفاده می شوند.

ایزوتوپ عنصر پرومتیم

برای عنصر پرومتیوم ۳۶ رادیو ایزوتوپ شناسایی شده است. در میان آن ها Pm-145 با نیمه عمری برابر با ۱۷٫۷ سال، ^۱۴۶Pm با نیمه عمری برابر با ۵٫۵۳ سال و^۱۴۷Pm  با نیمه عمر ۲٫۶۲۳۴ سال پایدار ترین ایزوتوپ عنصر پرومتیم هستند. تمامی ایزوتوپ های رادیو اکتیو این عنصر نیمه عمری کمتر از ۳۰۰ تا ۳۶۴ روز دارند. بیشتر آن ها نیمه عمری حتی کمتر از ۲۷ ثانیه دارند. همچنین برای این عنصر ۱۱ حالت برانگیختگی نیز معرفی شده است.

وزن اتمی ایزوتوپ های پرومتیم از ۱۲۷٫۹۴۸۲۶۰۰ تا ۱۶۲٫۹۵۳۵۲۰۰ تعریف شده است. حالت فروپاشی اولیه قبل از ایزوتوپ پایدار ۱۴۵ الکترون گیری و حالت اولیه بعد از آن کاهش بتا است. محصولات فروپاشی اصلی قبل از^۱۴۵Pm عنصر Nd و ایزوتوپ های نئودیمیوم و محصول اصلی بعد از آن ایزوتوپ های عنصر Samarium است.

نیمه عمر	ایزوتوپ
۲۶۵ سال	Pm-143
۳۶۰ سال	Pm-144
۱۷.۷ سال	Pm-145
۵.۵۳ سال	Pm-146
۲.۶۲ سال	Pm-147
۵.۳۷ روز	Pm-148
۴۱.۳ روز	Pm-148m
۲.۲۱ روز	Pm-149
۱.۱۸ روز	Pm-151

 

تاثیر خواص عنصر پرومتیم بر سلامتی

عنصر پرومتیم به عنوان یکی از عناصر شیمیایی کمیاب شناخته شده است. کاربرد عنصر پرومتیم در وسایل خانه مانند تلویزیون رنگی، لامپ های فلورسنت، لامپ های ذخیره انرژی و شیشه به کار می رود. جالب است بدانید عناصر شیمیایی نادر ویژگی های مشابهی نیز دارند.

عنصر پرومتیوم به ندرت و به مقدار کم در طبیعت یافت می شود. عنصر پرومتیم تنها در دو نوع کانسار وجود دارد. کاربرد ویژگی و خواص عنصر پرومتیم برای تولید کاتالیزور ها و صیقل دادن شیشه بسیار مناسب است. بنابراین کاربرد عنصر پرومتیم در حال افزایش است.

وجود عنصر پرومتیوم در محیط کار می تواند خطرآفرین باشد. زیرا گاز آن با هوا استنشاق می شود. استنشاق آن می تواند باعث انسداد ریه شود. به ویژه اگر برای مدتی طولانی استنشاق شود. عنصر پرومتیوم باعث ایجاد سرطان در انسان نیز می شود و استنشاق آن احتمال بروز سرطان را افزایش می دهد. در نهایت وقتی این ماده در بدن انسان تجمع یابد، برای کبد بسیار خطرناک خواهد بود.

اثرات زیست محیطی پرومتیم

عنصر پرومتیوم به اشکال مختلف و بیشتر از طریق صنایع تولید نفت در محیط پراکنده می شود. وقتی لوازم منزل نیز دور ریخته می شوند، عنصر پرومتیوم وارد محیط زیست می شود و می تواند آلودگی ایجاد کند. عنصر پرومتیوم به تدریج در خاک تجمع یافته و در نهایت غلظت آن در بدن انسان، جانوران و ذرات خاک افزایش یافته و ممکن است سبب بروز مشکلات شود.

در جانوران آبزی نیز پرومتیم باعث آسیب غشای سلولی می شود. این آسیب روی تولید مثل و عملکرد سیستم عصبی اثر منفی دارد.

ترکیبات عنصر پرومتیم

ترکیبات پرومتیوم شامل موارد زیر است:

• Chlorides
• PmCl_۳
• Bromides
• PmBr_۳
• Oxides
• Pm_۲O_۳

هشدار کاربرد و مصرف عنصر پرومتیم

به‌ علت خاصیت بالای رادیو اکتیو، به هنگام کار کردن با عنصر پرومتیوم مراقبت بسیار بالایی لازم است. زیرا پرومتیوم می‌تواند در طی فرایند کاهش بتا اشعه ایکس از خود ساطع کند. و از طرفی نیمه عمر این ماده بسیار کمتر از نیمه عمر پلوتنیوم ۲۳۹ است.

سخن آخر

همان طور که می دانید عناصر مختلفی در جدول تناوبی مندلیف قرار گرفته اند. این عناصر از لحاظ خواص فیزیکی و شیمیایی با یکدیگر متفاوتد. معمولا عناصری که در یک گروه از جدول تناوبی قرار گرفته اند خواص مشابهی دارند. برای شناخت عناصر می توان به جدول تناوبی مندلیف مراجعه نمود. در این جدول تمام عناصر جایگاه مخصوص به خود را دارا هستند. با شناخت بهتر خواص عناصر جدول تناوبی می توان بهتر به کاربرد و ویژگی عناصر پی برد. درواقع کاربرد صنعتی و سلامت و پزشکی و کشاورزی و… عناصر جدول تناوبی، تنها با شناخت دقیق آن ها امکان پذیر است. دانشمندان تلاش های بسیاری در شناخت هرچه بیشتر این عناصر داشته و دارند. عناصری که در جدول تناوبی قرار گرفته اند حتی حالت های مختلفی نیز دارند. برخی از این عناصر فلز و برخی دیگر نافلز و برخی هم شبه فلزند. برخی از عناصر گازی شکل و برخی دیگر جامدند. بنابراین بررسی و شناسایی دقیق این عناصر امری بسیار مهم است.

نشریه علمی جهان شیمی فیزیک نیز به دلیل اهمیت بالای شناخت این عناصر در زندگی روزمره به توضیح و بررسی آن ها پرداخته است. برای آشنایی با خواص و کاربرد و پیشینه عناصر شیمیایی جدول تناوبی می توانید به سایت نشریه علمی جهان شیمی فیزیک مراجعه کرده و اطلاعات خود در این زمینه را افزایش دهید.