Rajoja ja Kemia

Johdanto

– Elementti #61 oli alun perin nimeltään ”prometheum”, n ehdotuksesta vaimo yksi sen discoverers, kunniaksi myyttinen sankari Prometheus (Prometium, Uusi Nimi Elementti 61, 1948), joka varasti tulen zeukselta ja antoi sen ihmisille (Greenwood ja Earnshaw, 1997a). Nimi oli tarkoitus korostaa ole vain tapa saada elementti käyttäen fissio energian, mutta myös uhkaa rangaistus sodanlietsojia., Kreikkalaisen mytologian mukaan Zeus rankaisi Prometheusta kahlitsemalla tämän kiveen Kotkan rutiininomaisesti kiduttamaksi (Cantrill, 2018). Vuonna 1950, International Atomic Tasapaino Komissio antoi elementti #61 sen moderni nimi – ”pitkä kuuma”, kun taas kaikki vanhat nimet, illinium (Harris et al., 1926), Firenze, cyclonium ja prometheum hylättiin.

Prometium (Pm) on tunnettu vain osa lantanidin sarja jaksollisen, jolla ei ole pysyviä isotooppeja (Burke, 2019); se esiintyy maankuoressa vain pieniä määriä joissakin uraanin malmien., Se hajoaa radioaktiivisesti kahta tyyppiä: elektronisieppaus ja negatiivinen beetapäästö (Greenwood and Earnshaw, 1997b). Kaikki prometium, joka aikoinaan saattoi olla olemassa maan päällä, kun se muodostui, olisi kadonnut 10 000 vuodessa.,

Synteettinen Prometium

Prometium, lopullinen lantanidin lisätään jaksollisen, osti sen kiistattomia todisteita olemassaolon vuonna 1945 (löydön, joka ei julkistettu, kunnes 1947) USA kemistit Jacob Marinsky, Lawrence Glendenin ja Charles Coryell (Guillaumont, 2019), joka eristää radioaktiiviset isotoopit 147Pm ja 149Pm uraanin fissio tuotteita Clinton Laboratories (TN, USA). Termisen neutronien indusoiman fission 235U: n kumulatiivinen saanto (CY) on 2,25% (England and Rider, 1994). Tämä tarkoittaa, että jokaista 100 katsojaa 235U, on 2.,25 atomia 147pm tuotettu. Lämpöneutronin indusoiman fission 149PM CY on 235U vain 1,08%. Ioninvaihtokromatografiaa hyödynnettiin myöhemmin, jotta Pm: n tunnistaminen saatiin vakuuttavasti selville (McGill, 2000).

– Näppäintä prometium isotoopit ovat Taulukossa 1; niiden sovelluksia on kuvattu koko runko läsnä mini review.

tähän mennessä 38 eri isotoopit Pm ovat tiedossa, joiden puoliintumisaika <1 µs 17,7(4) vuotta (145Pm) (Voi ja Thoennessen, 2012; McLennan, 2018). Yksityiskohtainen kuvaus tähän mennessä löydetyistä prometiumin isotoopeista on nähtävissä (May and Thoennessen, 2012).

ydinpolttoaineen fissiotuotteet, joita tavallisesti käytetään pääasiallisena lähteenä 147Pm (Broderick et al., 2019)., 1970-luvulle asti, Oak Ridge National Laboratory oli täynnä 147Pm, että oli saatu läpi perinteinen menetelmä klo Hanford, Washington (McLennan, 2018). Tänään, Oak Ridge National Laboratory inventaario ei ole enää tallentaa prometium kuin ydinpolttoaineen valmistus USA: ssa on lopetettu, ja ei ole merkittäviä lähteitä 147Pm tällä hetkellä., Kuitenkin, identtisesti 155Eu ja 171Tm, on mahdollisuus tuottaa 147Pm neutroni kaapata 146Nd että 147Nd, jossa β-hajoaa 147Pm kautta β− hajoaminen 147Nd, edeltäjäänsä lyhyempi puoliintumisaika lähes 11 d (Knapp, 2008).

Tärkeimmät Fysikaaliset ja Kemialliset Ominaisuudet

Vuonna 1974, metalliväri, prometium väheni prometium oksidi metalli torium klo 1,600°C edelleen tislaamalla prometium osaksi kvartsi dome., Käyttämällä tätä menetelmää, sulamislämpötila ja vaiheen muutos lämpötilan prometium perustettiin: 1042 ± 5°C ja 890 ± 5°C, vastaavasti (Angelini ja Adair, 1976). Prometiumin kiehumispiste on ~3 000°C (McLennan, 2018).

ionic säde prometium on 110 pm (8-kertainen koordinointi), joka on hyvin samanlainen kuin sen naapurimaiden elementtejä, neodyymi (112 pm) ja samarium (108 pm) (McLennan, 2018). Näin ollen lähellä samankaltaisuutta ionic säteiden ja sama yhteinen hapettumista (+3), tee se vaikea erottaa Pm alkaen Nd ja Sm (Balaram, 2019)., Kun ei ole pysyviä isotooppeja olemassa, vähennykset koskevat kemialliset ominaisuudet voivat olla peräisin tunnettuja kemiallisia korvikkeita (jos prometium, muiden harvinaisten maametallien) (Radiologinen Saastuminen Valtamerten: Valvonnan Kuulemistilaisuuksia Ennen Alivaliokunnan Energia-ja Ympäristöasioiden Valiokunnan Sisustus ja Saaristo-Asioiden ja edustajainhuone, Yhdeksänkymmentä-neljäs Kongressi, Toinen Istunto kuuluvissa Asioissa, 1976)., Tärkein Pm3+ yhdisteitä ovat: Pm(OH)3 (vaaleanruskea), Pm2O3 (keltainen valkoinen), PmCl3 (keltainen), Pm(NO3)2 (pinkki), PmF3, Pm2(C2O4)3·10H2O ja Pm2(SO4)3 (Da ja Jincheng, 2000; Sharma, 2001). Pm voi myös edustaa hapetustilaa +2. Termodynaamiset ominaisuudet Pm2+ osoittavat, että samoin NdCl2 ja SmCl2, vakaa PmF2, PmCl2 ja PmI2 voi myös saada (Sharma, 2001).

voimanlähteitä

prometium-147 käytetään pitkäikäisissä atomiakkuissa (Flicker et al.,, 1964), jossa pienimuotoista prometium näytteitä työnnetään puolijohde matriisi muuttaa niiden beta-päästöjen sähköksi (Matheson, 1975). Keskimääräinen beeta-energia 147pm on 62 keV (Shao et al., 2017). Hiukkasparistoja voidaan käyttää tapauksissa, joissa muunlaiset akut olisivat erittäin raskassarjalaisia, esimerkiksi satelliitit tai avaruusluotaimet (Vl, 1956). Radioisotooppiparistot ovat yleensä joko lämpösähköisiä (sisältävät Pu tai Am) (Wiss et al.,, 2017), joka perustuu lämpöä syntyy radioaktiivisen hajoamisen, tai betavoltaic (alphavoltaic), joka perustuu electron/reikä parin sukupolven puolijohde (kuten 147Pm tai muita isotooppeja, kuten tritium tai 63Ni) (Gale et al., 1975; Purdy, 1986; Spencer and Chandrashekhar, 2013; Murphy ym., 2019; Xue et al., 2019). Betavoltaic akut, verrattuna lämpösähkö-paristoa (Matheson, 1975), on ominaista pienempi koko ja enemmän kohtuulliseen hintaan. Betavoltaics on myös ominaista pienempi teho tai virta (kuin lämpömittarilla tai jopa Li-ion-akut esimerkiksi) (Gale et al.,, 1975; Chandrashekhar ym., 2006, 2007; Olsen et al., 2012; Murphy ym., 2019). Niistä on hyötyä, kun pienitehoisuutta tarvitaan vuosien ajan. Valitettavasti niiden palvelusaika ei tällä hetkellä ylitä kymmentä vuotta. Betavoltaicsin teknologian uusimman kehityksen odotetaan kuitenkin pidentävän palvelusajan viiteentoista vuoteen. Esimerkiksi, Betacel®, betavoltaic akku, täyttää sekä korroosion ja polttohautaus tuli standardit ja sopii kliiniseen käyttöön (Spencer ja Chandrashekhar, 2012) ja sydämen tahdistimet (Smith et al., 1975; Purdy, 1986)., Prometium-147 powered microbatteries, joiden käyttöikä on jopa 5 vuotta ja keskimääräinen tehotiheys 5 mW/cm3 ovat sopivia ehdokkaita implantoitava sydämentahdistin (Gasper ja Märkiä, 1975; Helberg, 1975; Duggirala et al., 2007), jossa hyödyllisiä sähköenergia on muunnettu isotooppien hajoaminen energia (Wheelwright ja Fuqua, 1975; Greatbatch, 1980).

Huolimatta sen laaja soveltaminen betavoltaic akut, prometium voidaan käyttää myös radioisotooppi lämpösähkövoima generaattorit toimittamaan sähköä avaruusluotaimet (Teemme et al., 2013)., Lopuksi, prometium on myös löytänyt sen käyttö suorana kevyesti suojattu isotooppien lämmönlähde (Fullam ja Van Tuyl, 1969; McNeilly ja Roberts, 1969).

Kannettava X-ray Lähteistä

Vaikka prometium-147 on matala gamma-päästöjen (Artun, 2017), se on lähde pehmeä β-säteet (Malson et al., 1980). Raskaiden alkuaineiden säteilyttäminen β-hiukkasilla tuottaa röntgensäteilyä (Ellis-Davies ym., 1985; Labrecque ym., 1986), joten prometiumia on käsiteltävä tiukasti turvallisuusmääräysten mukaisesti. Röntgensäteilyä syntyy, kun tietty beetasäteilijä, 147pm (Sumiya et al.,, 1993; Llasat ym., 2017), vuorovaikuttaa tiettyjen d-alkuaineiden, kuten koboltin, Iridiumin, rodiumin, platinan, nikkelin, kullan ja niiden seosten kanssa. Säteilyn lähteet koostuvat tyypillisesti alustan, jossa on ei-radioaktiivista metallia pinta, metallinen kerros radioaktiivinen isotooppi 147Pm, ja ei-radioaktiivinen metalli, korkea järjestysluku.

Mitat

Perustuu prometium-147, yleisesti käytetty energia beta lähde, anturit on kehitetty, että voidaan mitata elokuvia yhtä ohut kuin 2.54–5.08 µm (Sneller, 1979; Brown ja Takit, 1981). Esimerkiksi Adaptive Technologies Industries, Inc., (ATI) tarjoaa nykyaikaisen kiinteän tilan digitaaliseen beetamittariin perustuvan tekniikan, joka mahdollistaa reaaliaikaisten mittausten saavuttamisen. ATI-mittauksissa β-hiukkasten vaimennusta käytetään materiaalien, kuten muovin, paperin ja metallin, paksuuden tai massamittaukseen. ATI-mittarin kaksi pääainetta ovat säteilylähde ja säteilyilmaisin. Hiukkasnäyte asetetaan tutkittavan materiaalin yläpuolelle ja sen alle asetetaan ilmaisin. Ilmaisin laskee materiaalin läpi kulkevan säteilyn määrän. Jos metallilevystä tulee liian ohut, sen läpi kulkee enemmän säteilyä., Tekniikkaa käytetään myös turkki-ja peruspainomittauksissa (Typpo, 2000; How beta gauge works, 2019).

Prometium-147 säteilyn lähde on myös käytetään määrittämään, paksuus hapan oranssi ja makea sitrushedelmien lime lehdet, jotka ovat 10-40 mg/cm2 paksu. Kiinnostavaa kyllä, tämä β-ray-ulottumat tekniikka voi myös mitata muutoksia veden pitoisuus lehdet aiheuttama kostutus ja kuivaus syklit, joita esiintyy maaperässä (Bielorai, 1968)., Vaihtoehtoisesti isotooppien 14C ja 204Tl on käytetty myös erilaisia lehtiä massa paksuus mitat (Takechi ja Furudoi, 1970; Saini ja Rathore, 1983). Vaimennus β-säteilyn 147Pm voidaan käyttää pienoiskoossa noutaa reaaliaikaisia mittauksia pölyn suspensiota 0,1–2,0 kg/m3-pitoisuusalue (Slezak ja Buckius, 1983). Lisäksi, prometium-147 käytetään ionisaatio lähde electron-capture ilmaisimet varten analysoidaan torjunta-aineet vedessä ympäristöissä (Lubkowitz ja Parker, 1971).,

Toisen sovelluksen prometium kuin puhdas electron capture detector on mittausten keskiarvo synnytyksen aika kosmiset säteet, ennen kuin heidän paeta Galaxy (eli elinaikanaan), joka on tärkeä parametri arvioitaessa lähteet ja eteneminen kosmiset säteet sisällä Galaxy. Se mitataan vertaamalla cosmic-ray runsaus useita Tc-ja Pm-isotooppien niille naapurimaiden, vakaita isotooppeja., Radioaktiivisia isotooppeja, jotka ovat eniten hyötyä (143Pm ja 144Pm) in ”kosmiset kellot,” ovat ne, joilla rappeutuminen kertaa verrattavissa synnytyksen aika (Drachin ja Salamon, 1987).

Laserit

Pm on sovellettu laserit, joita käytetään kommunikoida sukelluksissa sukellusveneitä (satelliitti-to-sukellusvene laser communication systems tai yksinkertaisesti SLC). PM3+: n fluoresenssispektriä hallitsevat siirtymät nimellisesti 933 ja 1098 nm: ssä (Krupke et al., 1987). Huoneenlämpötilassa nämä manifoldit ovat termisesti tyhjillään, mikä mahdollistaa nelitasoisen lasertoiminnan t ≈ 295 K., Korkea hyötysuhde Pm laserit ja toiminta 919 nm tehdä Pm3+ ion soveltuu käytettäväksi täysin solid-state-SLC laser-lähettimet (Shinn et al., 1988). Solid-state-prometium laserit on raportoitu pumpataan 2-D diodi taulukot toimivat 770 nm (Darosa et al., 1988).

Valaistus

Self-luminous lähteistä valoa LCD-kellot, jotka sisältävät prometium-sisältää fluoresoiva kerros ovat kaikkein laajaa (Takami, 1980)., Prometium, on yleensä löytyy hapettunut muoto, ei ole haitallista fosfori ristikko ja materiaali on kirkkaus vähenee suhteellisen hitaasti (Takami ja Matsuzawa, 1981). Lisäksi prometium-isotooppeihin perustuvat maalit, joiden puoliintumisaika on noin 2 vuotta, ovat turvallisempia kuin radium-vaihtoehdot. Prometium-147 on laajalti käytetty ei vain yö valaistus laitteita, mutta myös omavaraisia valonlähteet aktivoimalla sinkki rikkivetyä fosfori kanssa β-säteilyn 147Pm (Ravi et al., 2001). Hiukkaspäästöjä käytetään myös fosforeissa erilaisten merkintöjen korostamiseen ilman energiankulutusta., Jälkeen löytö radioaktiivisuuden, radium toimi tässä ominaisuudessa, kunnes sen haittaa paljastui. Prometium yhdisteitä, kuitenkin, osoittautui vaaraton radioaktiivinen phosphors (Rafi ja Rosli, 2018). Siksi prometium löysi paikkansa fluoresoivissa maaleissa. Myös prometium yhdisteitä, joita käytetään, jotta ominaisuus ”medium kevään vihreä” (vaalean sininen-vihreä) (Emsley, 2011) hehku ovat yleensä Pm2O3 tai Pm(OH)3 (Takami ja Matsuzawa, 1981; Ravi et al., 2001; Rafi ja Rosli, 2018)., Esimerkiksi prometiumia käytettiin Apollon laskeutumismoduulien instrumenttien valaisemiseen Kuuretkien aikana (engl., 1973).

Terveydenhuollon

Suljettu 147Pm ei ole vaaraksi, koska se on helppo suojattu (Drumheller, 1968); päinvastoin, väärin tallennettu prometium tulee ympäristöriski.

prometiumin saannin vaikutusta on tutkittu paljon eläimillä, kuten rotilla, kaneilla, sioilla ja koirilla., Kun imeytyy rotat, prometium on pääasiassa säilytetty luut sekä vinkkejä villi distaalisen ohutsuolen ruoansulatuskanavassa, jossa puolet annoksesta jäljellä viikko sen jälkeen, kun hyvää (Sullivan et al., 1984). Tuoreemmat kokeet rotan iholla havainnollistivat radionuklidien tunkeutumisen tapoja(Kassai et al., 2003). Tunnistaa tunkeutuminen Pm3+ – ioneja soluun kalvo, sekä solunulkoisen ja solujen jakautuminen prometium, tutkimus tehtiin sileän lihaksen kani aortta., Aikana tutkimuksessa todettiin, että merkittäviä määriä prometium ei kerry sisällä ja eivät erittyy soluista, mutta sen jakelu on asianmukaisesti kuvattu desorptio kuiduista pääsee pintaan (Weiss, 1996). Kun sika iho on alttiina pinta-annoksia prometium (jopa 10 krads), β-hiukkaset eivät vaikuta luonteeseen annos riippuvuus parametrit pohjapinta orvaskeden solujen (Zavialov et al., 1977)., Kun siat imeytyvät, on osoitettu, että suurin osa prometiumista säilyy luissa samalla tavalla kuin rotilla (Sullivan et al., 1984). Viisi ja puoli kuukautta sen jälkeen, kun beagle olivat altistuneet Pm2O3 aerosolit, prometium löytyi elinten koirat pääasiassa keuhkoihin (44%), sekä luuranko (24%) ja maksassa (22%) (Stuart, 1966).

Yllättävää, koska 80-luvun alussa vähän on löydetty osalta vaikutus prometium on ihmisen elimiä; kuitenkin, luun kudoksia, ovat mahdollisia ehdokkaita (Metabolinen tiedot prometium, 1981)., Prometium-147 voidaan tunnistaa ja analysoida virtsan ja ulosteiden käyttämällä yksinkertaista co-saostus menetelmällä, joka koskee lähinnä ulosteiden entiset työntekijät prometium käsittelylaitos (Berk ja Moghissi, 1985). Kun kyseessä on prometiumia sisältävien valovoimaisten maalien hengittäminen, suurin osa siitä asettuu keuhkoihin, ei käytännössä erity. Muutaman päivän jälkeen hengitys johtuu fagosytoosia, toiminta on havaittu, kuten ”kuormittajat” makrofagit keuhkoputken epiteelin ja alveolaarinen seinät, lähinnä reuna-alueilla keuhkojen lohkoa (Kraus, 1976)., Jos ainetta on nielty, prometium-147 kulkee läpi ruoansulatuskanavan ilman imeytyä seinät alemman paksusuolen; säteilyannoksia voidaan mitata tutkimalla ihmisen ulostetta (Vennart, 1967).

lääketieteessä prometiumbeetahoito voi parantaa lumbosakraalisen radikuliitin (Purdy, 1986). Klo Geneven sairaalaan, 142Pm käytettiin in vivo-generaattori prekliiniset positroniemissiotomografia (Beyer ja Ruth, 2003). Prometium-149 puolestaan keski-energia beta aiheuttaja, on sopiva radilolanthanide reseptorin kohdennettua sädehoitoa (Studer et al., 2019)., Suuri etu 149Pm on sen alhainen intensiteetti päästöjen imageable γ-säteet (286 keV), joka tarjoaa in vivo-seuranta terapeuttinen annos (Hu et al., 2002).

Lisäksi, prometium voi estää hiustenlähtöä, edistää hiukset regrowth ja mustat hiukset muodostuminen sekä poistaa tai jopa estää hilse (Kim ja Choi, 2014).

Päätelmät, Outlook, ja ulkoavaruuden

Täällä, olemme tiivistää historia, synteesi tekniikoita ja tärkeimpien sovellusten prometium., Vaikka huippu kiinnostusta Pm oli 1980-luvulla, se on viime aikoina saanut uutta huomiota: esimerkiksi, prometium on esillä strategisten materiaalien 2013 vuosimallin Ford Fiesta, Focus, Fusion ja F-150 (Field et al., 2017).

Pm: n tulevan tutkimuksen odotetaan tuovan meidät ulkoavaruuteen. Prometium käytetään prototyyppi säteilyn lähde yrittää simuloida tilan olosuhteet Maan päällä (Hellweg et al., 2007). Koska kosminen säteily on tunnistettu eniten vaarallisia terveydelle miehistön osallistuvat pitkän aikavälin interplanetaarinen tehtäviä (esim., Mars), 147Pm-säteilyä käytetään biologisia kokeita, joilla pyritään määrittäminen sallittu säteilytys annos ihmisen alkion munuaisten (HEK-solut) selviytyminen (Hellweg et al., 2008).

Vuonna 2004, mahdollinen tunnistaminen Pm spektreissä 965 HD ja HD 101065 oli raportoitu (Cowley et al., 2004). Tunnustaminen perustui tilastollisiin ja perinteisiin linjatunnistusmenetelmiin (Fivet et al., 2007). Prometium on myös joskus löytänyt kuin muutaman atomien uraanin hajoamisessa havaitaan HR 465 star kirjo Andromeda., Tähti on ilmeisesti valmistus Pm sen pinnalla, ottaen huomioon, että ei Pm-isotooppia, jonka puoliintumisaika on pitempi kuin 145Pm voi olla olemassa. Näin ollen Pm: n vaikeasti määriteltävä alkuperä ulkoavaruudessa on vielä selvittämättä (Emsley, 2011).

Kirjoittaja Maksut

VE oli vastuussa kirjallisuushaku ja-analyysi ja alustava luonnos valmistelu. MK vastasi minikatselmustavoitteiden muotoilusta ja alkuperäisen luonnoksen viimeistelystä. Molemmat kirjoittajat osallistuivat artikkeliin ja hyväksyivät toimitetun version.,

eturistiriita

kirjoittajat ilmoittavat, että tutkimus on tehty ilman mitään kaupallisia tai taloudellisia suhteita, jotka voitaisiin tulkita mahdollisia eturistiriitoja.

tunnustukset

tekijät tunnustavat Diana Savtshenkon nerokkaan graafisen abstraktin luomisesta. Innoituksen nimeen sai Alfred Tennysonin Ulysses-runosta (Tennyson, 1842).