Общая характеристика
Прометий (Pm, Z = 61) — радиоактивный элемент редкоземельной группы,
единственный среди лантаноидов, не имеющий стабильных изотопов. Его
химия определяется преимущественно положением в подгруппе лантаноидов,
но с учетом значительной радиоактивности. Все изотопы прометия имеют
короткие периоды полураспада (от нескольких минут до 17,7 лет у ^145Pm)
и распадаются преимущественно по пути β^−-распада, что накладывает
специфические требования к изучению его соединений.
Физико-химические свойства
Прометий проявляет типичные лантаноидные свойства:
- Окислительные состояния: преимущественно +3,
устойчивое при растворении в водных средах; состояние +2 встречается
редко и стабилизируется в некоторых солях с сильными
редокс-свойствами.
- Металлические свойства: серебристо-белый металл с
высокой реакционной способностью при взаимодействии с кислородом и
галогенами.
- Растворимость соединений: гидроксиды, карбонаты и
фосфаты прометия мало растворимы в воде, аналогично другим
лантаноидам.
Прометий в
радиохимических исследованиях
Радиоактивность прометия делает его интересным объектом для
фундаментальных и прикладных исследований:
- Изотопные генераторы: ^147Pm используется как
источник β-излучения для малых радиоизотопных источников, применяемых в
батареях с радиоизотопным питанием, для приборов глубокого космоса и
медицинских радионуклидных установок.
- Радиохимические методы анализа: высокая активность
изотопов позволяет использовать методики радиометрического определения
при изучении распределения элементов в минералах и синтетических
соединениях.
Химические соединения
прометия
Соединения с кислородом и гидроксиды: Pm_2O_3 —
наиболее стабильный оксид, образующийся при нагревании металла на
воздухе. Оксид амфотерный, способен взаимодействовать с кислотами,
образуя соли Pm^3+.
Галогениды: PmCl_3, PmBr_3 и PmI_3 образуются прямым
взаимодействием металла с галогенами. Галогениды хорошо растворимы в
воде, формируют кристаллогидраты. Восстановление Pm^3+ до Pm^2+ возможно
при взаимодействии с металлическим калием в аммиачном растворе.
Комплексные соединения: Прометий образует стабильные
комплексы с лигандом, содержащим карбоксильные и фосфонатные группы.
Комплексообразование используется для радиохимической сепарации прометия
от других лантаноидов.
Методы получения
Из-за отсутствия стабильных изотопов прометий получают
искусственно:
Ядерные реакции:
- 147Sm(n,p)147Pm — медленно нейтронно-индуцированный
процесс.
- 146Nd(n,γ)147Nd → β^−-распад до ^147Pm.
Химическая сепарация:
- Использование ионообменных смол и растворителей для разделения
прометия от соседних лантаноидов.
- Применяются как колонные, так и диффузионные методы, учитывающие
близкие радиохимические свойства с соседними элементами.
Радиохимическая
безопасность и техника работы
Из-за высокой радиоактивности ^147Pm работа с прометием требует
строгих мер радиационной защиты:
- Использование герметичных контейнеров и перчаточных боксов.
- Минимизация времени контакта с источником и применение
дистанционного управления приборами.
- Контроль радиационного фона и периодическая проверка дозиметрических
показателей персонала.
Применение прометия
- Источники β-излучения: маломощные батареи, датчики,
устройства для научных исследований.
- Методы маркировки и радиометрического анализа:
благодаря узкой гамма- и β-спектроскопии изотопы прометия служат
индикаторами в химических и геохимических экспериментах.
- Фундаментальные исследования лантаноидов: изучение
электрохимических и координационных свойств в качестве модели для
редкоземельных элементов.
Прометий является уникальным объектом радиохимии, сочетающим
химические особенности лантаноидов с высокой радиоактивностью, что
делает его значимым как для фундаментальной науки, так и для прикладных
технологий.