Прометий. 
Фундаментальная радиохимия

Прометий (promethium) Pm — химический элемент 6-го периода периодической системы, лантанид (цериевая группа), Z= 61, атомная масса 144,913. В природе не найден. Образуется при делении ²³⁵U в ядерных реакторах (содержание изотопов прометия в продуктах деления урана 2,6%) и при испытаниях атомного оружия. Назван, но имени мифологического титана Прометея, похитившего у Зевса огонь и передавшего его людям. Выделен в 1945 г. Дж. Мариинским и Л. Гленденином из продуктов деления урана с помощью ионообменного метода.

Известны 38 изотопов прометия, самый легкий ¹²⁶Рш (Г₁₂ = 0,5 с), самый тяжелый ¹⁶³Pm (Г_½ = 200 с), наиболее устойчив изотоп ¹⁴⁵Рт (Г_½ = 17,7 л), существует 10 ядерных изомеров. Практическое значение имеет только ¹⁴⁷Рт (Г, ₂ = = 2,6234 л, чистый р-излучатель, Е_р = 0,225 МэВ). Основным источником получения ^14/Рт является деление ядер урана; выход его как продукта деления составляет 2,6%, что позволяет получать данный изотоп в килограммовых количествах. Другим источником получения ¹⁴⁷Рт является реакция:

Самый долгоживущий изотоп ¹⁴⁵Рт нарабатывается в ядерном процессе:

Электронная конфигурация нейтрального атома прометия [Xe]5/⁵6s². Радиус атома 0,183 нм, ковалентный радиус 199 нм, радиус иона (+3е) 0,111 нм, электроотрицательность, но Полингу 1,1, электродный потенциал PmPm (3+) -2,29 В, степень окисления 3. Энергия ионизации (первый электрон) 536 кДж/моль (5,56 эВ). Плотность 7,26 г/см³, Т_пл = 1042 °C, Т_кш ~ 3000 °C, теплота плавления 7,13 кДж/моль, теплота испарения 330,5 кДж/моль, молярная теплоемкость 27,6 Дж/(К-моль) молярный объем 19,96 см³/моль, теплопроводность 17,9 ВтДмК) при 23°. Кристаллическая структура — гексагональная, параметры решетки а = 0,365 нм, с = 1,165 нм.

Прометий — типичный элемент группы лантанидов; ближайшие его химические аналоги — неодим и самарий.

Оксид Рш₂0₃ образуется при прокаливании гидроксида или оксалата прометия. Известны галогениды прометия: PmF₃ (структура гексагональная), РшС1₃ (желтый, гексагональная), PmBr₃ (орторомбическая), Pml₃ (орторомбическая).

Гидроксид прометия Рш (ОН)₃ — нерастворимый в воде коричневый аморфный осадок, получается при действии аммиака на растворы солей прометия. При прокаливании он переходит в Рш₂0₃. Хлорид РшС1₃, нитрат Pm (N0₃)₃ и некоторые оксигалогениды растворимы в воде. К нерастворимым соединениям прометия относятся: PmF₃, Pm₂(C₂0₄)₃— 10Н₂О, PmP0₄, (Pm_vMo0₄)₃, а также соединения типа РтЖ)₄, где As (V), V (V) и др.

Прометий, как и другие РЗЭ, образует комплексные соединения с большим числом лигандов с координационными числами 7, 8, 9 и 12. Характер связи элемент — лиганд преимущественно ионный. Наиболее важными являются комплексы прометия с органическими кислотами: щавелевой, лимонной, винной, молочной, этилендиаминтетрауксусной (ЭДТА) идр. Прочность большинства комплексных соединений возрастает с ростом pH среды.

При pH < 3 для прометия характерно ионное состояние. В области больших значений pH имеет место образование радиоколлоидов и наблюдается значительная адсорбция прометия. При гидролизе Рш (Ш) образуются гидроксокомплексы состава РтОН²' и Рт (ОН)₂. Из ультраразбавленных растворов прометий изоморфно соосаждается с малорастворимыми соединениями лантанидов (Ш).

Металлический прометий получается восстановлением PmF₃ литием в вакууме.

Выделяется ¹⁴⁷Рт из смеси радиоактивных изотопов различных элементов, образующихся в ядерных реакторах.

Основной трудностью при выделении прометия из смеси продуктов деления является отделение его от больших количеств соседних редкоземельных элементов (РЗЭ) и от актинидов. Отделение прометия от урана основано на осаждении прометия вместе с лантапидами в виде фторидов, оксалатов или карбонатов после окисления урана до U (VI). Отделение прометия и других РЗЭ от тория проводится осаждением последнего в виде йодата в присутствии перекиси водорода, себациновой кислотой при pH 2,5 или фенилуксусной кислотой.

Хроматографические методы определения прометия от других РЗЭ основаны на различии прочности их комплексных соединений с элюентами, например с ЭДТА. Разделение обычно ведут на катионитах.

Экстракцию прометия реализуют как многоступенчатый процесс. Эго обусловлено близостью и низкими значениями коэффициентов распределения прометия и соседних лантанидов. При экстракции используют нейтральные фосфорорганические соединения, например трибутилфосфат (ТБФ), — экстракция из азотнокислого раствора, фосфорорганические кислоты, амины, а также хелатные соединения. Эффективность экстракции повышают введением в систему комплексообразующих веществ.

Хелатные соединения (хелаты) — комплексные соединения, в которых лиганд присоединен к центральному атому металла посредством двух или большего числа связей. Их особенность — наличие циклических группировок атомов, включающих атом металла.

В аналитической химии прометия нашел применение метод распределительной хроматографии с обращенными фазами. Из электрохимических методов наиболее эффективным является метод электромиграции, позволяющий отделять микроколичества прометия от макроколичеств неодима. Для выделения прометия используются также процессы соосаждения, основанные на изоморфизме оксалатов и фторидов РЗЭ или на адсорбции прометия на оксидах и гидроксидах металлов. Однако эти методы не являются специфичными и не позволяют отделить прометий от соседних РЗЭ. Для разделения лантанидов применяют распределительную хроматографию, бумажную хроматографию и электрофорез на бумаге.

Основным методом определения прометия является радиометрический метод. Он основан на измерении р-радиоактивности препаратов ¹⁴⁷Рт. Значительно меньшее применение находят спектральный, полярографический и масс-снектрометрический способы определения этого элемента.

Применение ¹⁴⁷Рт обусловлено его ядерно-физическими характеристиками (мягкое p-излучение, отсутствие у-радиации, большой период полураспада, Т_½ = 2,64 л). ¹⁴⁷Рт используется в качестве активатора в люминофорных составах с целью увеличения интенсивности их свечения и замедления старения. Мощность свечения в оксиде прометия ~ 1,1 Вт/см². ¹⁴'Рт применяется также для приготовления радиоизотопных ионизаторов, используемых для снятия электростатических зарядов для изготовления стандартных p-источников, в качестве источника радиоактивного излучения в различных моделях толщиномеров, в миниатюрных атомных батарейках и т. д.

В организме ^{, 47}Рт в значительных количествах депонируется в печени (47,9%) и скелете (20%). Коэффициент резорбции из ЖКТ равен 3−10 ⁴. Только 10% введенного ¹⁴³Рш экскретируется в течение 20 сут; период полувыведения Т₆ > 1000 сут. Для ¹⁴⁷Рш и ^|49Рт группа радиационной опасности В, МЗА = 3,7−10⁵ Бк. Для ¹⁴⁷Рш критический орган — кость, растворимое соединение Р, ДС_Л = 1,5−10⁶ Бк, ПДП = = 5,9−10⁶ Бк/год, ДК_Л = 2,4 Бк/л; легкие, нерастворимое соединение HP, ДСд = 4,4−10⁵ Бк, ПДП = 8,9−10⁶ Бк/год.