镤

镤，原子序数91，原子量231.03588，是天然放射性元素。1913年美国化学家法扬斯发现短半衰期的镤234，1917年英国化学家索迪、哈恩等各自独立发现长半衰期的镤231，这也是仅有的两种天然放射性元素，现已发现质量数在215～238之间的镤的21个同位素。镤首次发现于1913年，当时法扬斯巴(KASIMIRFajans)和格林(OswaldHelmuthGöhring)，在他们的研究铀-238衰变链：238铀→234钍→234镤→234铀，发现了镤的同位素234镤。镤出现在晶质铀矿（沥青铀矿）的浓度约3百万分浓度（ppm）的231镤矿石，部分矿石从刚果**生产的有大约3ppm。

中文名称：镤

英文名称：Protactinium

元素符：Pa

原子序数：91

所属周期：7

所属族数：IIIB

常见化合价：+4,+5

相对原子质量：231.0359

CAS：登录号:7440-13-3

发现人：哈恩、迈特纳、索迪、克兰斯顿

发现年代：1917年

地点：英格兰/法国

1、元素历程

镤

1871年，门捷列夫预言钍和铀之间有元素的存在。当时锕系元素还没有被发现。因此1950年代出版的周期表，先是铀、钨、锆、钍、钽，而钽下面的空格是空的。造成很长一段时间的化学家以EKA-钽作为搜索的结果来搜寻相似的化学性质如钽的元素，而使得发现镤几乎不可能。

在1903年，威廉·克鲁克斯从铀分离出强烈的放射性物质镤，然而他不知道他发现了一个新的化学元素，因此将其命名为铀-X。克鲁克斯将硝酸铀酰溶解于乙醚中，发现剩余的水中含有钍-234和镤-234。

1913年，当时法扬斯(KasimirFajans)和格林(OswaldHelmuthGöhring)，在他们的研究铀-238衰变链：铀-238→钍-234→镤-234→铀-234，发现了镤的231号同位素。因为它镤-231的半衰期仅只有6.7小时，他们将这个新元素命名为Brevium（拉丁语，意思是短暂或短期）。

在1917年至1918年，两组科学家奥托·汉恩(OttoHahn)和莉斯·麦特纳(LiseMeitner)，以及德国和英国的弗雷德里克·索迪(FrederickSoddy)和约翰·克兰斯登(JohnCranston)的，另外发现了镤-231，半衰期约3.2万年。他们将这个元素更名为镤(protoactinium)（proto-源于希腊文：πρῶτος，意义为之前，首先；-actinium源于锕的英文名），因为镤在铀-235衰变链的在锕之前。

AristidvonGrosse于1927年提取2毫克的Pa2O5，并于1934年首次分离出元素镤于0.1毫克的Pa2O5。他用两种不同的方法：第一个，氧化镤在真空中照射35keV的电子。在另一种方法中，被称为范亚克-戴波耳法，将氧化物的化学置HF换为一个卤化物（氯化物，溴化物或碘化物），然后在真空用一个电加热的金属丝:

2PaI5→2Pa+5I2

1961年，英国原子能管理局（UKAEA）用125克纯度为99.9%镤，用一个12级的过程处理60吨的废料，成本约50万美元。

美国橡树岭国家实验室提供目前镤的成本约280美元/克。

2、矿藏分布

镤

在同一时间内自然界中只有几个镤原子存在并几乎都在出现后几分钟内衰变掉了，见于铀、钍和钚的裂变产物中。

3、元素制备

可用四氟化镤等用钡还原而制得。也可用酮和醇从铀精炼厂残余物中分离、萃取。

4、物化性质

物理性质

状态:放射性稀土金属。熔点(℃):1600沸点(℃):4027

密度(g/cc，300K):15.4比热/J/gK:0.12蒸发热/KJ/mol:

熔化热/KJ/mol:12.3导电率/106/cm:0.0529导热系数/W/cmK:0.47

相对原子质量：231.036常见化合价：+4,+5电负性：1.5

外围电子排布：5f26d17s2核外电子排布：2,8,18,32,20,9,2

化学性质

同位素及放射线：Pa-230Pa-231(放α)Pa-233Pa-234Pa-234m

电子亲合和能：0KJ·mol-1

第一电离能：570KJ·mol-1第二电离能：0KJ·mol-1第三电离能：0KJ·mol-1

单质密度：15.4g/cm3单质熔点：1Y567℃单质沸点：4027℃

原子半径：160.6

5、注意事项

镤

镤是既有毒和放射性很高的，因此它的所有操作在一个密封的手套箱。其主要的同位素231镤0.048居礼/克，它主要是发射α-粒子5MeV，用薄的金属即可阻挡。然后它会慢慢的衰变(半衰期为32760年),变成227Ac,能量为74居礼/g,进行α和β衰变,半衰期为22年。227Ac,接着会衰变成半衰期更短、能量更大的元素,其结果整理于下表:

镤是存在于自然界少量的天然元素，它是由食物或水摄入，或从空气吸入。会存在于中的只会有0.05%，其余的会排出体外。其中的0.05%会进入骨骼，有15%会进入肝脏,2%进入肾脏,急于的再度离开身体。因此，在肝脏中的镤有70％的半衰期为10天，30％保持60天。肾脏的相应值分别为20％（10天）和80％（60天）。所有这些器官中，镤的放射性会促进肿瘤生成。在人体内的231Pa最大安全剂量是0.03微居里，相当于0.5微克，.这种同位素是氢氰酸毒性的2.5×108倍。231Pa在空气中的最大存在量为3×10-4Bq/m3.

6、应用价值

尼龙为韧性角状半透明或乳白色结晶性树脂，作为工程塑料的尼龙分子量一般为1.5-3万。尼龙具有很高的机械强度，软化点高，耐热，摩擦系数低，耐磨损，自润滑性，吸震性和消音性，耐油，耐弱酸，耐碱和一般溶剂，电绝缘性好，有自熄性，无毒，无臭，耐候性好，染色性差。缺点是吸水性大，影响尺寸稳定性和电性能，纤维增强可降低树脂吸水率，使其能在高温、高湿下工作。尼龙与玻璃纤维亲合性十分良好。常用于制作梳子、牙刷、衣钩、扇骨、网袋绳、水果外包装袋等等。无毒性，但不可长期与酸碱接触。

值得注意的是,加入玻纤后,尼龙的抗拉强度可提高2倍左右,耐温能力也相应得到提高.

尼龙的收缩率为1%~2%.

尼龙种类:尼龙中的主要品种是尼龙6和尼龙66，占绝对主导地位，其次是尼龙11，尼龙12，尼龙610，尼龙612，另外还有尼龙1010，尼龙46，尼龙7，尼龙9，尼龙13，新品种有尼龙6I，尼龙9T和特殊尼龙MXD6（阻隔性树脂）等，尼龙的改性品种数量繁多，如增强尼龙，单体浇铸尼龙（MC尼龙），反应注射成型（RIM）尼龙，芳香族尼龙，透明尼龙，高抗冲（超韧）尼龙，电镀尼龙，导电尼龙，阻燃尼龙，尼龙与其他聚合物共混物和合金等，满足不同特殊要求，广泛用作金属，木材等传统材料代用品，作为各种结构材料。

7、尼龙的改性

镤

由于PA强极性的特点，吸湿性强，尺寸稳定性差，但可以通过改性来改善。

玻璃纤维增强PA

在PA加入30%的玻璃纤维，PA的力学性能、尺寸稳定性、耐热性、耐老化性能有明显提高，耐疲劳强度是未增强的2.5倍。玻璃纤维增强PA的成型工艺与未增强时大致相同，但因流动较增强前差，所以注射压力和注射速度要适当提高，机筒温度提高10-40℃。由于玻纤在注塑过程中会沿流动方向取向，引起力学性能和收缩率在取向方向上增强，导致制品变形翘曲，因此，模具设计时，浇口的位置、形状要合理，工艺上可以提高模具的温度，制品取出后放入热水中让其缓慢冷却。另外，加入玻纤的比例越大，其对注塑机的塑化元件的磨损越大，最好是采用双金属螺杆、机筒。

阻燃PA

　　由于在PA中加入了阻燃剂，大部分阻燃剂在高温下易分解，释放出酸性物质，对金属具有腐蚀作用，因此，塑化元件（螺杆、过胶头、过胶圈、过胶垫圈、法兰等）需镀硬铬处理。工艺方面，尽量控制机筒温度不能过高，注射速度不能太快，以避免因胶料温度过高而分解引起制品变色和力学性能下降。

透明PA

　　具有良好的拉伸强度、耐冲击强度、刚性、耐磨性、耐化学性、表面硬度等性能，透光率高，与光学玻璃相近，加工温度为300--315℃，成型加工时，需严格控制机筒温度，熔体温度太高会因降解而导致制品变色，温度太低会因塑化不良而影响制品的透明度。模具温度尽量取低些，模具温度高会因结晶而使制品的透明度降低。

耐候PA

　　在PA中加入了碳黑等吸收紫外线的助剂，这些对PA的自润滑性和对金属的磨损大大增强，成型加工时会影响下料和磨损机件。因此，需要采用进料能力强及耐磨性高的螺杆、机筒、过胶头、过胶圈、过胶垫圈组合。