Promécio (Pm): estrutura, propriedades, obtenção, usos - Ciência - 2023

Contente

o prometido É um elemento químico pertencente à classe dos lantanídeos. É identificado com o símbolo Pm e seu número atômico é 61. É um sólido metálico radioativo e é o mais instável dos primeiros 84 elementos da tabela periódica.

Este elemento ocorre naturalmente em concentrações muito baixas (cerca de 4 x 10^-15 gramas por Kg) em um tipo de uraninita, que é um mineral de urânio, no qual o promécio está presente devido à fissão espontânea do urânio-238.

Apesar de sua escassez na crosta terrestre, foi detectado no espectro da estrela HR465 da constelação de Andrômeda, em cuja superfície se estima que tenha se formado recentemente, já que nenhum isótopo Pm tem meia-vida superior a 17 ,7 anos.

Foi útil por um tempo em objetos que brilham no escuro, mas devido à sua radioatividade não era mais usado nestes. É usado para medir espessuras de materiais e em baterias de energia nuclear.

Descoberta

A existência da promessa foi suspeitada em 1902 pelo químico tcheco Bohuslav Brauner. Mais tarde, em 1914, o físico inglês Henry Moseley descobriu em seus estudos que faltava um elemento entre o neodímio e o samário.

Posteriormente, embora vários grupos de pesquisadores (italianos em 1924, americanos em 1926 e 1938) tenham anunciado sua descoberta, a dificuldade de separá-la de outros elementos e reproduzir as experiências fez com que ninguém assumisse o crédito.

Finalmente, em 1944, os pesquisadores Marinsky J.A., Glendenin L.E. e Coryell C.D. eles testaram sua presença e o isolaram dos subprodutos da fissão do urânio no reator nuclear dos Laboratórios Clinton em Oak Ridge, no Tennessee, Estados Unidos.

No entanto, eles não reivindicaram prioridade na descoberta até 1946, já que eram totalmente dedicados a investigações secretas relacionadas às atividades de defesa durante a Segunda Guerra Mundial.

Atribuindo o nome

Embora os pesquisadores tenham proposto chamá-lo de "clintonium" em homenagem aos laboratórios onde trabalhavam, a esposa de Coryell os convenceu a chamá-lo de "promessa" como uma lembrança do titã grego Prometeu ou Prometeu.

De acordo com algumas interpretações da mitologia grega, Prometeu roubou o fogo dos deuses para dá-lo à humanidade, pela qual foi cruelmente punido por toda a eternidade. Outras lendas dizem que ele forneceu aos humanos matemática, ciência, agricultura e medicina, e até mesmo que ele criou o homem.

Essas dúvidas sobre qual foi a contribuição de Prometeu para a humanidade são comparadas à incerteza sobre quem descobriu o elemento. Por outro lado, segundo a esposa de Coryell, o nome foi justificado porque os pesquisadores "roubaram o fogo dos deuses" quando o descobriram durante o programa secreto da bomba atômica.

Estrutura eletronica

A configuração eletrônica deste elemento é:

1s²; 2s² 2p⁶; 3s² 3p⁶ 3d¹⁰; 4s² 4p⁶ 4d¹⁰; 5s² 5p⁶; 4F⁵ 6s²;

que também pode ser expresso como:

[Xe] 4F⁵ 6s².

Nomenclatura

Promécio, símbolo Pm.
Promécio-147, Pm-147 ou ¹⁴⁷Pm: isótopo de promécio com massa atômica 147.

Propriedades do promécio

Estado físico

Cristais sólidos hexagonais de aparência prateada.

Massa atômica

144,91

Ponto de fusão

1042 ºC

Ponto de ebulição

3000 ºC

Densidade

7,26 g / cm³

Propriedades quimicas

Pertence à família dos lantanídeos, lantanóides ou "terras raras", assim chamados porque na crosta terrestre estão sempre na forma de seus óxidos. Eles fazem parte do período 6 da tabela periódica dos elementos.

Segundo fontes consultadas, o Pm, como os demais lantanídeos, reage diretamente com a água, lentamente no frio, rapidamente no aquecimento, liberando hidrogênio (H₂) Ele escurece rapidamente no ar e queima facilmente produzindo sua ferrugem.

Mais de 30 compostos de promécio foram preparados e a maioria possui algum tipo de coloração. Seu estado de oxidação nesses compostos é +3. Não forma cátions tetravalentes.

Formação de alguns compostos

Dissolvendo-o em ácido clorídrico (HCl), o promium forma PmCl₃ que é amarelo e solúvel em água. Em ácido nítrico (HNO₃) o Pm (NÃO₃)₃ que é de cor rosa e também solúvel em água.

Se uma solução contendo íons Pm³⁺ alcaliniza com NH₃, ou seja, o pH é aumentado, o hidróxido (Pm (OH)₃) de cor castanha clara.

Sulfato Pm₂(SW₄)₃ é ligeiramente solúvel em água. Se o oxalato de promécio for aquecido, ele se torna o óxido Pm₂OU₃ branco ou lavanda.

Liberação radioativa

Ele emite radiação beta na forma de elétrons que deixam o núcleo de seus átomos. Quando emitido, ele se torna o elemento samário (Sm). Por outro lado, pode ser convertido em neodímio (Nd) removendo um pósitron do núcleo e capturando um elétron nele. Pm não emite raios gama.

Isótopos

Até o momento são conhecidos 14 isótopos de promécio, com massas atômicas variando de 134 a 155. Todos são instáveis (radioativos), o que o diferencia dos demais lantanídeos.

Promécio-147 é o mais útil e tem meia-vida de 2,6 anos.

Isótopo com meia-vida mais longa

O isótopo com meia-vida mais longa é o Promécio-145 com 17,7 anos, que decai por captura eletrônica, que consiste em um elétron atômico se combinar com um próton e formar um nêutron e um neutrino.

No entanto, é o único isótopo de Pm que também pode sofrer decaimento alfa (emissão de 2 nêutrons). Isso porque ele tem 84 nêutrons e a emissão de 2 deles o torna o promécio-141 com 82 nêutrons, que é uma configuração estável do núcleo. Mas esse é um tipo de decadência que ocorre muito pouco.

Obtenção atual

Em 1963, cerca de 10 gramas de promécio foram preparados usando métodos de cromatografia de troca iônica em resíduos de combustível de reator atômico. Hoje ele ainda se recupera assim quando você sai ¹⁴⁷PM³⁺.

Segundo algumas fontes, também era preparado naqueles anos por meio da redução do flúor (PmF₃) com vapor de lítio (Li). Também é preparado atualmente pela redução de cloreto (PmCl₃) com cálcio (Ca) em altas temperaturas.

Também pode ser obtido a partir do neodímio-146. Este isótopo é submetido a bombardeio de nêutrons para que cada átomo capture um nêutron e se torne neodímio-147. Este último leva cerca de 11 dias para sofrer decadência beta, transformando-se em promécio-147.

Formulários

Isótopo 147 (¹⁴⁷Pm) é o que mais tem sido utilizado, sendo o único que se encontra comercialmente. Não emite raios gama e é fornecido na forma de óxido ou cloreto. No entanto, seu transporte e manuseio requerem proteção contra radiação.

Teve alguns usos que não tem mais hoje, pois atualmente só é usado em aplicações especiais.

Em baterias

Promécio-147 é usado em baterias atômicas de longa duração. Nesse caso, pequenos pedaços de Pm são colocados na matriz de um semicondutor para converter as emissões beta em eletricidade.

Esses tipos de baterias de energia nuclear podem fornecer energia por cerca de 5 anos e têm sido usados em todos os tipos de dispositivos, de mísseis a marcapassos, que são dispositivos colocados em pacientes com problemas cardíacos.

Em aplicações médicas

De acordo com algumas fontes, o óxido de promécio é usado na medicina como fonte de radiação.

Na indústria

Ele tem sido usado para medir a espessura de alguns materiais, o que é feito medindo-se a radiação beta que passa pelas amostras.

Aplicações potenciais

Ele poderia ser usado como uma fonte transportável de raios-X, mas aparentemente esse aplicativo ainda não foi desenvolvido comercialmente.

Também serviria para fornecer energia para sondas espaciais e satélites ou para fazer dispositivos que permitem a comunicação com submarinos.

Uso descontinuado em sinais de luz

Inicialmente, o Promethium-147 foi usado para substituir o elemento de rádio nos mostradores luminosos, pois o rádio era conhecido por ser muito perigoso. Para isso, o PmCl foi misturado₃ com luminóforos, que brilham do amarelo-esverdeado ao azul quando a radiação do promécio (partículas beta) os atinge.

Esta propriedade era usada em relógios de pulso ou mostradores para brilhar no escuro. Também no botão liga / desliga de algumas lâmpadas fluorescentes. Além disso, não danificou os luminóforos como com outras fontes de radiação beta, prolongando a vida útil dos dispositivos.

No entanto, quando foi descoberto que o promécio também é perigoso, seu uso no mercado que brilha no escuro foi interrompido.

Riscos

Pm é um elemento radioativo, portanto deve ser manuseado com extremo cuidado e com a devida proteção. Além das partículas beta que emite, podem impactar elementos com maior número atômico e gerar raios-X.

Referências

NOS. Biblioteca Nacional de Medicina. (2019). Promécio - Pm (Elemento). Recuperado de pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
Ganjali, M.R. et al. (2016). Introdução à série de lantanídeos (do lantânio ao lutécio). Promécio. Na determinação da série de lantanídeos por vários métodos analíticos. Recuperado de sciencedirect.com.
Choppin, G. et al. (2013). A Origem do Universo e Nucleosíntese. Captura lenta de nêutrons. Em Radiochemistry and Nuclear Chemistry (Quarta Edição). Recuperado de sciencedirect.com.
Lide, D.R. (editor) (2003). CRC Handbook of Chemistry and Physics. 85^º CRC Press.
Cotton, F. Albert e Wilkinson, Geoffrey. (1980). Química Inorgânica Avançada. Quarta edição. John Wiley & Sons.
Royal Society of Chemistry. (2020). Promécio. Recuperado de rsc.org.