اطلاعاتی در مورد عناصر واسطه

تالیم ( Thallium ) :

http://www.chemistmag.com/PerTabPics/229.jpg
نمايي از عنصر Tl

تالیم فلزی نرم و چکش خوار به رنگ نقره ای- خاکستری براق است که با ساختار هگزاگونال متبلور می شود. این عنصر در سال 1861 توسط William Crookes دانشمند انگلیسی کشف شد . تالیم بطور وسیع در طبیعت توزیع شده ولی تنها سنگهای معدنی غنی از این عنصر کروکسیت و لوراندیت است. این فلز در پیریت های مس ، سرب و سنگهای معدنی روی نیز یافت می شود .
نام این عنصر به علت خطوط طیفی سبز زیبایی که در شناسایی از خود نشان می داده به این نام نهاده شده است. این فلز در سال 1862 توسط دو دانشمند Crookes , Lamy در زمان مشابه تهیه شد.
تالیم در کانیهای crooksite, lorandite, hutchinsonite وجود دارد. همچنین این عنصر در کانی پیریت نیز وجود دارد. این عنصر از ذوب نهشته های سرب و روی نیز حاصل می شود. نودولهای منگنز در کف اقیانوسها نیز حاوی این عنصر می باشد.
این عنصر در معرض هوا تازه است با جلای فلزی براق اما به زودی به رنگهای خاکستری مایل به آبی ظاهر می شود. این عنصر از نظر ظاهر شبیه سرب است. این عنصر به علت نرمی بالا به راحتی با چاقو بریده می شود. 25 ایزوتوپ از این عنصر شناخته شده است جرم اتمی این عناصر بین 184 تا 210 است. تالیم طبیعی ترکیبی از 2 ایزوتوپ است. آلیاژ تالیم – جیوه به فرمهای یوتکتیک دارای 8.5 درصد تالیم است که در 60- یخ می زند و نقطه انجماد آن زیر 20 درجه سانتیگراد است.
قیمت این عنصر با خلوص 99 درصد 40 دلار در پوند است.
این عنصر و ترکیبات آن سمی هستند بنابراین در موقع استفاده از آن باید دقت لازم را به عمل آورد. تماس این فلز با پوست بسیار خطرناک است و وقتی ذوب می شود باید آزمایشگاه دارای تهویه مناسب باشد. پرتودهی تالیم نباید از 0.1 mg/m3 تجاوز کند. تالیم در مردان مشکوک به سرطان می باشد.
سولفات تالیم استفاده گسترده ای در ساخت حشره کشها دارد. این عنصر بی بو و بی مزه است و علائم خطر ندارد. رسانایی الکتریکی سولفید تالیم با پرتودهی اشعه مادون قرمز تغییر می کند. از ترکیبات این عنصر برای ساخت فتوسلها استفاده می شود. از برمید و یدید تالیم به عنوان کاتالیزور در مواد نوری مادون قرمز استفاده می شود.
تالیم به همراه سولفور و سلنیم و آرسنیک برای تولید شیشه های با ذوب پایین حدود 125 تا 150 درجه سانتیگراد کاربرد دارد. این شیشه ها در دمای اتاق شبیه شبیه شیشه های معمولی هستند با دوامند و در آب نامحلولند. اکسید تالیم برای تولید شیشه های با ضریب انکسار بالا و برای ساخت فوتوسلها کاربرد دارد.

http://www.chemistmag.com/PerTabPics/231.jpg
عنصر Tl در طبيعت

اثرات تالیم بر روی سلامتی :
تالیم به صورت طبیعی و به مقدارکم در محیط زیست وجود دارد. اما انسان فقط در مرگ موش و صنعت الکتروتکنیک و شیمی از آن استفاده می کند. این مصارف باعث می شوند که انسان در معرض تالیم قرار گیرد. بدن انسان، از راه پوست ،اندامهای تنفسی و مجاری گوارشی تالیم را جذب می کند.
سم تالیم عمدتا از طریق خوردن مرگ موش وارد بدن می شود که حاوی مقدار زیادی سولفات تالیم است. در نتیجه فرد دچار شکم درد شده و سیستم عصبی صدمه می بیند. در بعضی موارد آسیب به حدی شدید است که باعث مرگ می شود. اگر فرد نجات یابد، سم تالیم باعث اختلال سیستم عصبی مانند لرزش، فلج و تغییر رفتا رمی شود که این اثرات باقی می مانند. سم تالیم در جنین باعث ناهنجاریهای مادرزای می شود.
به علت تجمع تالیم در بدن انسان، اثرات مزمنی مانند خستگی، سردرد، افسردگی، بی اشتهایی، پادرد، ریزش مو و اختلال بینایی پیش می آید. اثرات دیگری که در اثر سم تالیم ایجاد می شود شامل دردهای عصبی و مفصلی می باشند. این عوارض در اثر جذب تالیم از راه غذا حاصل می شوند.

اثرات زیست محیطی تالیم :
تالیم تا حدودی در آب حل می شود و در نتیجه اگر خاک حاوی مقدار زیادی تالیم باشد، این تالیم از طریق آب زیرزمینی در محیط پخش می شود. ممکن است تالیم پس از این که جذب گل و لای شد، در محیط منتشر شود. شواهدی وجود دارد که نشان می دهد تالیم در خاک متحرک است.
تالیم برای موشها بسیار سمی است و به همین دلیل به عنوان مرگ موش مورداستفاده قرار می گیرد. به علاوه تالیم بر روی گیاهان هم اثراتی منفی دارد و باعث تغییر رنگ برگ گیاهان و کاهش رشد آنها می شود. پستاندارانی مانند خرگوشها هم مانند انسان نسبت به اثرات سمی تالیم حساس هستند.



خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر تالیم :
عدد اتمی : 81
جرم اتمی : 204.37
نقطه ذوب : C° 304
نقطه جوش : C° 1473
شعاع اتمی : Å 2.08
ظرفیت : 3 ,+1+
رنگ : سفید نقره ای
حالت استاندارد : جامد
نام گروه : 13
انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 589.1
شکل الکترونی :Xe6s24f145d106p1
شعاع یونی : Å 1.5
الکترونگاتیوی: 2.04
حالت اکسیداسیون : 3 ,+1+
دانسیته : 11.85
گرمای فروپاشی: Kj/mol 4.27
گرمای تبخیر: Kj/mol 162.1
مقاومت الکتریکی: Ohm m 0.00000015
گرمای ویژه: J/g Ko 0.13
دوره تناوبی : 6

شماره سطح انرژی : 6
اولین انرژی : 2
دومین انرژی : 8
سومین انرژی : 18
چهارمین انرژی : 32
پنجمین انرژی : 18
ششمین انرژی : 3

ایزوتوپ :
ایزوتوپ نیمه عمر
Tl-200 1.08 روز
Tl-201 3.03 روز
Tl-202 12.23 روز
Tl-203 پایدار
Tl-204 3.78 سال
Tl-205 پایدار
Tl-206 4.2 دقیقه
Tl-207 4.77 دقیقه
Tl-208 3.05 دقیقه
Tl-209 2.2 دقیقه
Tl-210 1.3 دقیقه

اشکال دیگر :
اکسید تالیم Tl2O و تری اکسید تالیم Tl2O3
کلرید تالیم TlCl و تری کلرید تالیم TlCl3


منابع : کانی کروکسیت
کاربرد : ترکیبات تالیم درمرگ موش و مورچه به کار می رود . همچنین در آشکار سازی پرتوهای مادون قرمز و بررسی ماهیچه های قلب به کار می رود .

اسکاندیم SC


اسکاندیم(Scandium) از عنصرهای شیمیایی جدول تناوبی است. نشانه کوتاه آن Sc و عدد اتمی آن ۲۱ است.
اسکاندیم ( واژه لاتین Scandia به معنی اسکاندیناوی ) گرفته شده است.


ویژگی‌های فیزیکی این عنصر

• عدد اتمی: ۲۱
• جرم اتمی: ۴۴٫۹۵۵۹۱
• نقطه ذوب :C°۱۵۴۱
• نقطه جوش : C°۲۸۳۱
• شعاع اتمی: Å ۲٫۰۹

اورانیم ( Uranium ) :

http://www.chemistmag.com/PerTabPics/260.jpg
نمايي از عنصر U

کشف این عنصر توسط Martin Klaproth و در سال 1789 در آلمان رخ داد و اسم این عنصر از نام سیاره اورانوس برگرفته شده است .
شیشه های رنگی زرد شامل 1 درصد اکسید اورانیم هستند. این عنصردر سنگ معدن اورانیم (پیچبلانت) موجود است و اولین بار در سال 1789 جداسازی شد. این فلز در سال 1841 توسط Peligot از واکنش کلرید بی آب با فلز پتاسیم به دست آمد.
اورانیم عنصر نایابی نیست این عنصر امروزه فراوانتر از جیوه، آنیتموان، نقره، کادمیم، مولیبدن و آرسنیک می باشد. این عنصر به فراوانی در کانیهای پیچبلاند، اورانیتیت، کارنوتیت، اوتونیت،اورانوفان و توبرنیت وجود دارد. همچنین اورانیم در سنگهای فسفاته، لیگنیت، مونازیت وجود دارد.
اورانیم از واکنش هالید اورانیم با عناصر آلکالی و یا از واکنش اکسید اورانیم با آلومینیم یا کلسیم یا کربن در درجه حرارت بالا به دست می آید. این فلز می تواند از الکترولیز ترکیبات KUF5 یا UF4 در محلول CaCl2 و NaClحاصل شود. اورانیم با خلوص بالا می تواند از تجزیه هالید اورانیم با رشته های داغ حاصل شود.
اورانیم دارای 3 ساختار کریستالوگرافی آلفا، بتا و گاما می باشد. اورانیم عنصری سنگین به رنگ سفید نقره ای و در زمانی که خیلی ریز شود آتش گیر است. این عنصر کمی نرمتر از فولاد است. این عنصر مفتول پذیر و چکش خوار و اندکی پارامغناطیس است. این عنصر در هوا با یک لایه اکسید پوشیده می شود.
اورانیم دارای 16 ایزوتوپ است که همه آنها رادیو اکتیو هستند. اورانیم طبیعی یک عنصر رادیواکتیو است که بای صنعت عکاسی استفاده می شود. عامل مهم گرمای داخلی زمین اورانیم و توریم است.
نیمه عمر اورانیم 238 حدود 4.51 x 109 سال است که برای تعیین سال سنگهای آذرین استفاده می شود. اورانیم طبیعی به صورت آزاد وجود دارد به جز در مواقعی که با نپتونیم و پولوتونیم ترکیب می شود. اورانیم از تخریب عناصر با عدد اتمی بالا حاصل می شود.
اورانیم مهمترین عنصر در سوختهای هسته ای است. ایزوتوپ اورانیم 238 می تواند با شکافت هسته ای پولوتونیم به ترکیبات دیگری تبدیل شود.
اورانیم 235 برای واکنشهای مهم شکافتهای هسته ای کاربرد دارد. همچنین می تواند گازهای منتشر شونده را غلیظ کند.
اورانیم طبیعی با نسبت کم با 235Uغنی شده است که این نوع اورانیم برای سوخت راکتورهای اتمی قوی برای تولید برق مورد استفاده قرار می گیرد. توریم طبیعی می تواند نوترون ها را برای تولید ایزوتوپ اورانیم 233Uمنتشر کند. نوترونهای منتشر شده از این عنصر به ترتیب زیر می باشد. 232Th اشعه گاما ، 233Th اشعه بتا، 233Pa اشعه بتا و 233U. ارزش یک پوند اورانیم غنی شده و شکافته شده برای سوخت هسته ای به اندازه بیش از 1500 تن زغال است.
این عنصر در سوختهای هسته ای برای تولید قوی انرژی برق با اهداف صلح آمیز و همچنین برای ساخت بمبهای اتمی مورد استفاده قرار می گیرد. از این عنصر در سراسر دنیا برای تولید سوخت 429 راکتور هسته ای از ژانویه 1990 برای تولید 311000 مگاوات برق استفاده می شود. استفاده جدید از اورانیم برای تولید اورانیم تهی شده است.
اورانیم همچنین برای تجهیزات سيستم هدايت داخلى موشک مورد استفاده قرار می گیرد. از فلز اورانیم برای اهداف اشعه ایکس برای تولید انرژی بالای این اشعه مورد استفاده قرار می گیرد. از نیترات اورانیم برای کاربردهای عکاسی و از استات اورانیم نیز برای آنالیزهای شیمیایی استفاده می شود.
از نمکهای اورانیم برای تولید شیشه های وازلین بار رنگ زرد و لعاب شیشه استفاده می شود. اورانیم و ترکیبات آن بسیار سمی هستند.
فلز اورانیم بسیار آتش زا است و از این نظر مخاطره انگیز است. استخراج اورانیم احتیاج به دانش بالا برای استفاده دارد.

http://www.chemistmag.com/PerTabPics/261.jpg
ساختار بلوري عنصر U

اثرات اورانیم بر روی سلامتی :
انسان همیشه از راه غذا، هوا، خاک و آب در تماس با مقدار مشخصی اورانیم قرار دارد و این عنصر به طور طبیعی در کلیه این مواد وجود دارد. غذاهایی مانند ریشه گیاهان و آب، دارای مقدار اندک اورانیم طبیعی هستند و به همراه هوای تنفسی هم مقدار اندکی اورانیم وارد بدن می شود. غلظت اورانیم موجود در عذاهای دریایی معمولا به قدری پایین است که می توان از آن چشم پوشی کرد.
افرادی که در نزدیکی محل دفع زباله های خطرناک زندگی می کنند، افرادی که در نزدیکی معادن زندگی می کنند، افرادی که در صنعت فسفات کار می کنند، افرادی که محصولات رشد کرده بر روی خاکهای آلوده را می خورند یا افرادی که آب آلوده شده با شیرابه زباله ها را می خورند، در مقایسه با افراد عادی در معرض مقدار بالاتری از اورانیم قرار دارند. شیشیه های اورانیمی دیگر مورد استفاده قرار نمی گیرند اما هنرمندانی که هنوز از آنها استفاده می کنند، نسبت به افراد عادی با اورانیم بیشتری تماس دارند.
چون اورانیم ماده ای رادیواکتیو است، در مورد اثرات آن بر روی سلامتی بررسیهایی انجام شده است. دانشمندان در سطوح طبیعی اورانیم، هیچ اثرمضری را کشف نکرده اند. اما بعد از جذب مقدار زیادی اورانیم، اثرات شیمیایی قابل مشاهده است و اورانیوم عوارضی مانند بیماریهای کلیوی را ایجاد می کند.
وقتی انسانها در معرض اورانیم رادیونوکلیدی که در اثر تجزیه رادیواکتیو اورانیم در زمانی طولانی ایجاد می شود، قرار داشته باشند، دچار سرطان خواهند شد. وقتی انسان در معرض اورانیم غنی شده قرار داشته باشد، احتمال بروز سرطان بیشتر خواهد بود، زیرا اورانیم غنی شده، رادیواکتیویتی بیشتری دارد. این شکل از اورانیم، تابشهای مضری از خود ساطع می کند که ظرف چند سال انسان را دچار سرطان می کند. اورانیم غنی شده، به طور تصادفی و از طریق دستگاههای نیروی هسته ای واردمحیط زیست می شود.


اثرات زیست محیطی اورانیم :
اورانیم به طور طبیعی و به مقدار بسیارکم در سنگها، خاک، هوا و آب وجود دارد. انسان باعث افزایش میزان فلز اورانیم و ترکیبات آن در محیط زیست شده است زیرا اورانیم از طریق فعالیتهای معدنی و فرآیندهای آسیاب کردن کانی، ر محیط انتشار می یابد.
اورانیم ماده ای رادیواکتیو است و بسیار فعال می باشد. در نتیجه در محیط به صورت عنصر یافت نمی شود. ترکیبات اورانیم، در اثر واکنش اورانیم با عناصر و مواد دیگری که در آب حل می شوند، تشکیل می شوند. انحلال پذیری ترکیبات اورانیم در آب، میزان تحرک پذیری آنها در محیط زیست و سمیت آنها را تعیین می کند.
در هوا، غلظت اورانیم بسیار اندک است. حتی در غلظتهای بالاتر از حد معمول هم میزان اورانیم بسیار اندکی در هر متر مکعب از هوا وجود دارد و کمتر از یک اتم در روز منتقل می شود. اورانیم در هوا به صورت گرد و غبار وجود دارد که می تواند از طریق ته نشینی یا بارش، وارد آب سطحی شده و یا روی گیاهان و خاکها بنشیند. سپس این اورانیم روی رسوبات موجود در آب یا لایه های پایینی خاک می نشیند و در آنجا با اورانیم موجود مخلوط می شود.
قسمت عمده اورانیم موجود در آب، اورانیم محلول است که مربوط به سنگ و خاکی است که آب با خود آورده است. بخشی از این اورانیم به صورت معلق است و بهآب حالت گل آلود می دهد. تنها بخش اندکی از اورانیم موجود در آب از هوا وارد آب می شود. مقدار اورانیم موجود در آب آشامیدنی بسیار کم است. آبی که حاوی مقدار بسیار اندکی اورانیم است، معمولا برای آشامیدن سالم است. به خاطر طبیعت اورانیم، احتمال تجمع اورانیم در ماهی ها یا گیاهان بسیار اندک است و اورانیمی که جذب می شود، به سرعت از راه ادرار یا مدفوع دفع می شود.
اورانیم با غلظتهای مختلف در خاک وجود دارد و معمولا غلظت آن بسیار پایین است. انسان از راه فعالیتهای صنعتی باعث افزایش میزان اورانیم موجود در خاک شده است. ترکیبات موجود در خاک با ترکیبات دیگر ترکیب شده و سالیان سال در خاک باقی می مانند بدون این که به سمت آب زیرزمینی حرکت کنند. غلظت اورانیم در خاکهای غنی از فسفات بیشتر است اما این مقدار هم مساله ساز نیست زیرا معمولا غلظت آن خیلی بیشتر از حد طبیعی خاکهای غیرآلوده نیست.
گیاهان از طریق ریشه اورانیم را جذب می کنند و آن را در همانجا ذخیره می کنند. در نتیجه در ریشه گیاهانی مانند تربچه، میزان غلظت اورانیم بیشتر از حد طبیعی است. وقتی گیاه شسته می شود، اورانیم زدوده می شود.
فرسایش پس مانده های معدنی هم باعث انتشار مقدار زیادی از اورانیم در محیط زیست می شود.

http://www.chemistmag.com/PerTabPics/262.jpg
عنصر U

خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر اورانیم :
عدد اتمی: 92
جرم اتمی: 238.0289
نقطه ذوب: C° 1135
نقطه جوش : C° 3815
شعاع اتمی : pm 156
ظرفیت: 3، 4، 5 و 6
رنگ: خاکستري متالیک
حالت استاندارد: جامد راديواکتيو
نام گروه: آکتنيد
انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 686.4
شکل الکترونی: Rn5f36d17s2
شعاع یونی : Å 0.52
الکترونگاتیوی: 1.38
حالت اکسیداسیون: 3، 4، 5 و 6
دانسیته: 19.05
گرمای فروپاشی : Kj/mol 6.12
گرمای تبخیر : Kj/mol 417
گرمای ویژه: J/g Ko 0.12
دوره تناوبی:7

درجه اشتعال : در حالت جامد اشتعال پذیر
شماره سطح انرژی : 7
اولین انرژی : 2
دومین انرژی : 8
سومین انرژی : 18
چهارمین انرژی : 32
پنجمین انرژی : 21
ششمین انرژی : 9
هفتمین انرژی : 2

ایزوتوپ :
ایزوتوپ نیمه عمر
U-230 20.8 روز
U-231 4.2 روز
U-232 70.0 سال
U-233 159000.0 سال
U-234 247000.0 سال
U-235 7.0004E8 سال
U-236 2.34E7 سال
U-237 6.75 روز
U-238 4.47E9 سال
U-239 23.5 دقیقه
U-240 14.1 ساعت

اشکال دیگر :
هیدرید اورانیم UH3
اکسید اورانیم UO ، دی اکسید اورانیم UO2 ، پنتا ااکسید دی اورانیم U2O5 ، تری اکسید اورانیم UO3
تری کلرید اورانیم UCl3 ، تترا کلرید اورانیم UCl4 ، پنتا کلرید اورانیم UCl5 ، هگزا کلرید اورانیم UCl6

موارد استفاده : برای سوخت راکتورهای هسته ای
منابع : سنگها ، کانی های اورانیت و کارنوتیت

پولوتونیم ( Plutonium ) :

http://www.chemistmag.com/PerTabPics/266.jpg
نمايي از عنصر Pu

کشف این عنصر مشترکاً توسط G.T.Seaborg / J.W.Kennedy / E.M.McMillan / A.C.Wohl و در سال 1940 ایالات متحده آمریکا انجام شد و علت نامگذاری آن از سیاره پلوتونیم گرفته شده است .

پولوتونیم دومین عنصر بعد از اورانیم در گروه اکتینیدها است. این عنصر توسط بمباران دوترونی اورانیم در سیکلوترون 60 اینچ تولید شد. پولوتونیم به مقدار کم به صورت طبیعی در کانیهای اورانیم موجود می باشد. فرمهای این عنصر در وضعیت مشابهی با نپتونیم قرار دارد. پرتوافکنی اورانیم طبیعی با نوترونها امکان پذیر است.
مهمترین ایزوتوپ این عنصر 239Pu است که نیمه عمرآن 24100 سال است و برای تولید راکتورهای هسته ای از اورانیم طبیعی کاربرد دارد. حدود 15 ایزوتوپ از پولوتونیم شناخته شده است.
پولوتونیم دارای 4 وضعیت والانس یونی در حالت آبدار است. که شامل Pu+3 به رنگ آبی متمایل به بنفش و Pu+4 به رنگ زرد قهواه ای و PuO+ به رنگ صورتی و PuO+2 به رنگ صورتی – پرتقالی است. ترکیبات پولوتونیم به صورت دو تایی با اکسیژن است که شامل PuO, PuO2 می باشد. ترکیبات این عنصر با هالوژن ها شامل PuF3, PuF4, PuCl3, PuBr3, PuI3 با کربن و نیتروژن و سیلیس به صورت PuC, PuN, PuSi2 است. ترکیبات اکسی هالید این عنصر شامل PuOCl, PuOBr, PuOI است.
از پولوتونیم به عنوان ماده محترقه در سلاحهای هسته ای و به عناوان یک عنصر کلیدی در صنایع هسته ای برای تولید برق نیز استفاده می شود. یک کیلوگرم از این عنصر برابر با 22 میلیون کیلو وات ساعت برای تولید انرژی گرمایی است. انفجار یک کیلوگرم پولوتونیم تولید انرژی برابر با 20000 تن ماده شیمیایی محترقه می کند.
پولوتونیم برای کاربردهای مختلف هسته ای عنصر مفیدی است. از پولوتونیم 238 برای در آپولوهای ماه برای تجهیزات لرزه ای مورد استفاده در سطح ماه مورد استفاده قرار می گیرد. نپتونیم و اورانیم و پولوتونیم می توانند از واکنش تترافلورید با عناصر قلیایی خاکی تولید شود.
این فلز به رنگ نقره ای است که وقتی اکسیده شود به رنگ زرد تیره در می آید. از نظر شیمیایی بسیار واکنش پذیر است . از این عنصر در مقیاس وسیع برای تولید گرما برای به جوش آمدن آب استفاده می شود . این عنصر در اسید کلریدریک و اسید هیدرویدیک و اسید پرکلریک به راحتی قابل حل است. این عنصر دارای 6 ساختار بلوری متفاوت است. دانسیته این عنصر از مقادیر 16 تا 19.68 قابل تغییر است.
این عنصر به علت نشر گسترده اشعه آلفا و جذب توسط استخوان و کبد بسیار خطرناک است.

http://www.chemistmag.com/PerTabPics/267.jpg
ساختار بلوري عنصر Pu

اثرات پلوتونیم بر روی سلامتی :
گاهی اوقات در گزارشهای رسانه ها، پلوتونیم به عنوان ماده ای سمی معرفی می شود که برای انسان شناخته شده است اما دانشمندان معتقدند که این گفته نادرست است. از سال 2003، تنها یک نفر در اثر تماس با پلوتونیم مرده است. رادیواکتیویتی و سمیت رادیم طبیعی حدود 200 برابر بیشتر از پلوتونیم است و بعضی از سمهای آلی مانند بوتولیسم، بیلیونها بار سمی تر از پلوتونیم هستند.
تابش آلفا وارد پوست نمی شود اما وقتی پلوتونیم تنفس می شود یا خورده می شود، در اندامهای داخلی پرتوافکنی می کند. اگر ذرات بسیار کوچکی از پلوتونیم از راه هوا وارد ریه شود، در جانداران باعث سرطان ریه می شود. اگر هم مقادیر زیادی پلوتونیم تنفس و یا خورده شود، باعث تابشهای سمی و مرگ می شود. اما تاکنون گزارش نشده که انسانی به خاطرتنفس یا خوردن پلوتونیم مرده باشد و در بدن بسیاری از افراد مقدار قابل توجهی از پلوتونیم وجود دارد. پلوتونیم ماده ای خطرناک است و مدت زمانی طولانی است که به عنوان ماده انفجاری مورد استفاده قرار می گیرد. پلوتونیم با آزمایش سلاحهای اتمی واردهوا می شود. وقتی پلوتونیم وارد هوا شود، به زمین برمی گردد و مقدار آن در خاک زیاد می شود.
معمولا انسان در تماس با پلوتونیم قرار ندارد. اما گاهی اوقات در نتیجه اتفاق یتصادفی که در حین استفاده، انتقال یا انهدام آن رخ می دهد، منتشر می شود.
چون پلوتونیم تابش گاما ندارد، در اثر کار با پلوتونیم عارضه ای برای انسان پدید نمی آید. مگر اینکه از راه هوا تنفس شود یا به نحوی خورده شود.
وقتی پلوتونیم از راه هوا وارد بدن انسان می شود، در ریه ها باقی می ماند یا به استخوانها یا اندامهای دیگر حمل می شود. معمولا پلوتونیم مدت زمانی طولانی در بدن باقی می ماند و در نتیجه بافتهای بدن در معرض تابشهای حاصل از آن قرار می گیرند. بعد از چند سال، این تابشها باعث ایجاد و توسعه سرطان می شوند.
به علاوه پلوتونیم مقاومت در برابر بیماریها را تحت تاثیر قرار می دهد و رادیواکتیویته ناشی از پلوتونیم باعث نازایی می شود.

اثرات زیست محیطی پلوتونیم :
در کانسارهای غنی از اورانیوم، مقدار ناچیزی پلوتونیم وجود دارد. قسمت عمده پلوتونیم موجود در اثر فعالیتهای انسانی و به ویژه توس راکتورهای اتمی ایجاد می شود. با وجود این پلوتونیم به طور طبیعی و به مقدار بسیار اندکی وجود دارد و ممکن است از راه راکتورهای اتمی، سلاحهای اتمی و دستگاههای تحقیقاتی هم در محیط زیست منتشر شود. منشا اصلی انتشار پلوتونیم، آزمایش سلاحهای اتمی است.
پلوتونیم به صورت تصادفی و در اثر انهدام زباله های رادیواکتیو وارد محیط زیست می شود. خاک از طریق ریزش غبارهای اتمی و در طی آزمایش سلاحهای اتیمی آلوده می شود. پلوتونیم به آرامی در خاک به سمت پایین و آب زیرزمینی حرکت می کند.
گیاهان مقدار اندکی از پلوتونیم را جذب می کنند اما این مقدار آنقدر زیاد نیست که باعث ورود پلوتونیم در زنجیره غذایی یا تجمع پلوتونیم در بدن جانوران شود.

http://www.chemistmag.com/PerTabPics/268.jpg
عنصر Pu در طبيعت

تجهیزات آزمایشگاهی مورد استفاده در تجزیه :
اسپکترومتر جرمی ، میکروسکوپ ، کرماتوگرافی مایع و گازی ، اشعه x ، جذب اتمی ، مادون قرمز ، کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا و اسپکترومتر نشری



خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر پولوتونیم :
عدد اتمی: 94
جرم اتمی: 239.0522
نقطه ذوب : C° 640
نقطه جوش : C° 3228
شعاع اتمی : pm 151
ظرفیت: 3، 4، 5 و 6
رنگ: سفید نقره ای
حالت استاندارد: جامد راديواکتيو
نام گروه: آکتنيد
انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 491.9
شکل الکترونی: Rn5f67s2
شعاع یونی : Å 0.887
الکترونگاتیوی: 1.28
حالت اکسیداسیون: 3، 4، 5 و 6
دانسیته: 19.86
گرمای فروپاشی : Kj/mol 2.8
گرمای تبخیر : Kj/mol343.5
دوره تناوبی: 7

شماره سطح انرژی : 7
اولین انرژی : 2
دومین انرژی : 8
سومین انرژی : 18
چهارمین انرژی : 32
پنجمین انرژی : 24
ششمین انرژی : 8
هفتمین انرژی : 2

ایزوتوپ :
ایزوتوپ نیمه عمر
Pu-236 2.87 سال
Pu-237 45.2 روز
Pu-238 87.7 سال
Pu-239 24100.0 سال
Pu-240 6560.0 سال
Pu-241 14.4 سال
Pu-242 375000.0 سال
Pu-243 4.95 ساعت
Pu-244 8.0E7 سال
Pu-245 10.5 ساعت
Pu-246 10.85 روز

اشکال دیگر :
دی هیدرید پلوتونیم PuH2 و تری هیدرید پلوتونیم PuH3
اکسید پلوتونیم PuO ، تری اکسید پلوتونیم Pu2O3 ، دی اکسید پلوتونیم PuO2
دی کلرید پلوتونیم PuCl2 ، تری کلرید پلوتونیم PuCl3

موارد استفاده : بمب ها ، راکتورهای هسته ای ، سوخت جنگ افزارها و دستگاه های تنظیم کننده ضربان قلب
منابع : بدست بشر ساخته شده است و در بعضی سنگ معدن های اورانیم نیز وجود دارد .

پروتاکتینیم ( Protactinium ) :

http://www.chemistmag.com/PerTabPics/257.jpg
نمايي از عنصر Pa

این عنصر توسط دانشمندان Fredrich Soddy / John Cranston / Otto Hahn / Lise Meitner و در سال 1917 مشترکاً در انگلیس و فرانسه صورت گرفت .

اولین ایزوتوپ از عنصر شماره 91 به عنوان 234Pa کشف شد. که دارای پایداری کوتاه و به صورت طبیعی از تخریب سری اورانیوم 238U حاصل می شود. این عنصر اولین بار توسط Fajans و Gohring در سال 1913 کشف شد. ایزوتوپ 231Paاین عنصر با مدت زمان پایداری طولانی تر در سال 1918 توسط Hahn , Meitner شناخته شد. در سال 1934 حدود 0.1 گرم عنصر خالص از اکسید این عنصر Pa2O5 با دو روش جداسازی شد.
پروتاکتینیم عنصری براق با جلای فلزی درخشان است که درخشنگدی خود را نیز در هوا حفظ می کند. این عنصر در سنگ معدن اورانیت پیچبلانت به میزان یک قسمت از 10 میلیون قسمت از 231Pa وجود دارد. سنگ معدن این عنصر در کشور زئیر حدود 3 ppm وجود دارد. این عنصر دارای 20 ایزوتوپ است. نیمه عمر 231Pa این عنصر حدود 32700 سال است. ترکیبات پروتاکتينيم رنگی هستند. این عنصر در زیر 1.4 درجه کلوین فوق رسانا است.
این عنصر بسیار خطرناک است و در موقع استفاده از آن باید بسیار دقت کرد. پروتاکتینیوم یکی از عناصر کمیاب است و به صورت طبیعی وجود دارد. قیمت این عنصر با ایزوتوپ 231 حدود 280 دلار در گرم است. این عنصر اشعه آلفا از خود ساتع می شود و از نظر رادیولوژیکی شبیه پولونیم است. قیمت 60 تن از این عنصر به صورت مصنوعی حدود 500000 دلار است.

http://www.chemistmag.com/PerTabPics/258.jpg
ساختار بلوري عنصر Pa

اثرات پروتاکتینیم بر روی سلامتی :
پروتاکتینیم از راه خوردن غذا، آب آشامیدنی یا هوا وارد بدن می شود. با تنفس پروتاکتینیم، بخش قابل توجهی از آن از ریه حرکت کرده و بسته به میزان انحلال پذیری آن، از طریق خون به اندامهای دیگر می رسد.
جذب معدی پروتاکتینیم از راه غذا یا آب، عامل اصلی نشست پروتاکتینیم در اکثر افراد است. بخش اعظم پروتاکتینیمی که از راه خوردن وارد بدن می شود، از طریق مدفوع دفع می شود. تنها حدود 0.05% آن از راه مجاری گوارشی وارد جریان خون می شود. پس از ترک روده یا ریه، حدود 40% پروتاکتینیمی که وارد جریان خون شده، در اسکلت نهشته می شود، حدود 15% آن در کبد و حدود 2% آن در کلیه نهشته می شود و بقیه آن دفع می شود. نیمه عمر بیولوژیکی پروتاکتینیم در اسکلت حدود 50 سال است. از پروتاکتینیمی که در کبد نهشته شده، 70% آن دارای نیمه عمر بیولوژیکی 10 روز و 30% آن دارای نیمه عمر بیولوژیکی 60 روز است. از پروتاکتینیمی که در کلیه نهشته شده، 20% آن دارای نیمه عمر بیولوژیکی 10 روزبوده و بقیه آن مجددا در بدن توزیع می شود.
عوارض اولیه: اگر پروتاکتینیم جذب بدن شود، برای بدن ضرر دارد اما اشعه گامای ساطع شده از پروتاکتینیم 231 و بعضی از محصولات دارای نیمه عمر کوتاه آکتینیم 227، خطرخارجی اندکی دارد. مهمترین روشهای جذب، خوردن غذا و آب حاوی پروتاکتینیم و تنفس گرد و غبار حاوی پروتاکتینیم می باشد. جذب پروتاکتینیم تنفس شده در بدن آسانتر از پروتاکتینیم خورده شده است اما باید به هر دو مورد توجه داشت.
مهمترین عارضه ناشی از تابشهای یونیزه پروتاکتینیم، سرطان است که در اسکلت، کبد و کلیه نهشته می شود. عوارض و خطرات ناشی از پروتاکتینیم 234 مانند عوارض ناشی از اورانیوم 238 است. پروتاکتینیم 234 با تابش ذرات پرانرژیِ بتا تجزیه می شود بنابراین باید مراقب این تابشها بود مثلا باید برای جلوگیری از این تابشها، دستان و ساعد را با دستکشهای پلاستیکی سنگین پوشاند.
خطر تنفس پروتاکتینیم 231 نسبت به بسیاری از رادیونوکلیدها بیشتر است. بیش از 80% این خطر ناشی ازآکتینیم 227 و محصولات حاصل از تجزیه آن است. در حالی که خطر خوردن آن بسیار کمتر از خطر تنفس است و متداولترین راه ورود این ماده به بدن محسوب می شود.
مانند دیگر رادیونوکلیدها، ضریب خطر شیرابه های آن 75% خطر خوردن آن است.
علاوه بر خطراتی که ورود این ماده به بدن دارد، قرار گرفتن در معرض اشعه گامای حاصل از پروتاکتینیم 231 هم خطرناک است.
با استفاده از ضریب خطر اشعه گاما و به منظور تخمین خطر سرطان زایی مشخص شده که اگر 100000 نفر به طور مداوم درتماس با لایه ضخیمی از خاک با غلظت متوسط 1 pCi/g پروتاکتینیم 231 قرار داشته باشند، احتمال ایجاد سرطان در آنها 8 نفر از 100000 نفر است. در درون بدن، قسمت عمده خطر پرتوافکنی مربوط به آکتینیم 227 و محصولات ناشی از تجزیه آن می باشد.

اثرات زیست محیطی پروتاکتینیم :
پروتاکتینیم به طور طبیعی در خاک، سنگ، آبهای سطحی، آبهای زیرزمینی، گیاهان و جانوران به مقداربسیار اندک و به میزان یک در تریلیون یا 0.1 (pCi)/g وجود دارد. در کانسارهای اورانیوم و دیگر کانیهای زمین شناسی، این میزان بالاتر است. همه پروتاکتینیم طبیعی در پروتاکتینیم 231 وجود دارد.
پروتاکتینیم، به خاک متصل می شود و غلظت آن در ذرات خاک ماسه ای 550 برابر آبهای درون شبکه ای است (آبهایی که در فضای خالی میان ذرات خاک وجود دارند). نسبت غلظت آن حتی از رس و خاکهای رسی هم بالاتر است (حدود 2000 و حتی بیشتر).
پروتاکتینیم، در DOE (دانشکده انرژی)، آلاینده محسوب نمی شود و آب زیرزمینی را آلوده نمی کند.

http://www.chemistmag.com/PerTabPics/259.jpg
عنصر Pa در طبيعت

تجهیزات آزمایشگاهی مورد استفاده در تجزیه :
اسپکترومتر جرمی ، میکروسکوپ ، کرماتوگرافی مایع و گازی ، اشعه x ، جذب اتمی ، مادون قرمز ، کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا و اسپکترومتر نشری


خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر پروتاکتینیم :
عدد اتمی: 91
جرم اتمی: 03588/231
نقطه ذوب : C° 1572
نقطه جوش : C° 4722
شعاع اتمی : pm 63
ظرفیت: 4
رنگ: نقره ای متالیک
حالت استاندارد: جامد در دماي 298 درجه کلوين
نام گروه: آکتنيد
انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 589
شکل الکترونی: Rn5f 2 6d 2 7s2
شعاع یونی : 78/0 Å
الکترونگاتیوی: 5/1
حالت اکسیداسیون: 4 و 5
دانسیته: 37/15
گرمای فروپاشی : Kj/mol 7/16
گرمای تبخیر : Kj/mol 2/481
گرمای ویژه: J/g Ko 121/0
دوره تناوبی:7

شماره سطح انرژی : 7
اولین انرژی : 2
دومین انرژی : 8
سومین انرژی : 18
چهارمین انرژی : 32
پنجمین انرژی : 20
ششمین انرژی : 9
هفتمین انرژی : 2

ایزوتوپ :
ایزوتوپ نیمه عمر
Pa-230 17.4 روز
Pa-231 32800.0 سال
Pa-233 27.0 روز
Pa-234 6.69 ساعت
Pa-234m 1.17 دقیقه

اشکال دیگر :
هیدرید پروتاکتینیم PaH3
اکسید پروتاکتینیم PaO ، دی اکسید پروتاکتینیم PaO2 ، پنتا اکسید دی پروتاکتینیم Pa2O5
تترا کلرید پروتاکتینیم PaCl4 ، پنتا کلرید پروتاکتینیم PaCl5

منابع : مصنوعی ( ساخته شده توسط بشر ) و از شکافت هسته ای اورانیم ، توریم و پلوتونیم