Abstract Grafic. Eroul mini-recenziei noastre, spaceman Prometheus, cu diferite accesorii reprezentând versatilitatea promethium the element.,elementul #61 a fost inițial numit „prometheum”, la sugestia soției unuia dintre descoperitorii săi, în onoarea eroului mitic Prometheus (Promethium, noul nume pentru elementul 61, 1948), care a furat focul de la Zeus și l-a transmis oamenilor (Greenwood și Earnshaw, 1997a). Numele a fost menit să sublinieze nu numai metoda de obținere a unui element care utilizează energia de fisiune nucleară, ci și amenințarea cu pedepsirea instigatorilor de război., Conform mitologiei grecești, Zeus la pedepsit pe Prometheus legându-l de o stâncă pentru a fi torturat în mod obișnuit de un vultur (Cantrill, 2018). În 1950, Comisia Internațională pentru echilibrul Atomic a dat elementului #61 numele său modern „promethium”, în timp ce toate numele vechi, illinium (Harris et al., 1926), florența, cyclonium, și prometheum, au fost respinse.Promethium (Pm) este bine cunoscut ca singurul element din seria lantanidă a tabelului periodic fără izotopi stabili (Burke, 2019); apare în scoarța Pământului în cantități mici în unele minereuri de uraniu., Acesta suferă o dezintegrare radioactivă de două tipuri: captarea electronilor și emisia beta negativă (Greenwood și Earnshaw, 1997b). Tot prometiul, care ar fi putut exista odată pe Pământ când s-a format, ar fi dispărut în 10.000 de ani.,
Sintetice Promethium
Prometium, final lantanide să fie adăugate la tabelul periodic, și-a dobândit forma dovadă de netăgăduit a existenței în 1945 (o descoperire care nu a fost făcută publică până în 1947) de către statele UNITE ale americii chimiști Jacob Marinsky, Lawrence Glendenin și Charles Coryell (Guillaumont, 2019), care a izolat izotopi radioactivi 147Pm și 149Pm de produse de fisiune a uraniului de la Clinton Laboratoare (TN, statele UNITE ale americii). Fisiunea indusă de neutroni termici de 235U are un randament cumulativ 147pm (CY) de 2.25% (Anglia și Rider, 1994). Aceasta înseamnă că pentru fiecare 100 de fisiuni de 235U, există 2.,25 atomi de 147pm produs. CY 149Pm pentru fisiunea indusă de neutroni termici de 235U este de numai 1.08%. Cromatografia de schimb de ioni a fost ulterior utilizată pentru a stabili în mod convingător identificarea Pm (McGill, 2000).izotopii cheie ai prometiului sunt prezentați în tabelul 1; aplicațiile lor vor fi descrise în întregul corp principal al prezentei mini review.
Tabelul 1. Izotopi cheie ai prometiului.,
La data de, 38 diferiți izotopi de Pm sunt cunoscute, variind de la half-life de la <1 µs la 17,7(4) ani (145Pm) (Poate și Thoennessen, 2012; McLennan, 2018). Pentru o descriere detaliată a izotopilor prometiu care au fost descoperiți până în prezent, a se vedea (mai și Thoennessen, 2012).
produsele de fisiune din combustibilul nuclear erau în mod normal principala sursă de 147Pm (Broderick et al., 2019)., Până în anii 1970, Laboratorul Național Oak Ridge a fost bogat cu 147Pm care a fost obținut printr-o metodă tradițională la Hanford, Washington (McLennan, 2018). Astăzi, inventarul național de laborator Oak Ridge nu mai stochează prometiu, deoarece prelucrarea combustibilului nuclear în SUA a fost oprită și nu există surse substanțiale de 147Pm în prezent., Cu toate acestea, în mod identic 155Eu și 171Tm, există o oportunitate de a produce 147Pm prin captură de neutroni de 146Nd să 147Nd, care β-se să 147Pm, prin β− descompunerea 147Nd, predecesorul său, cu un timp de înjumătățire scurt de aproape 11 d (Knapp, 2008).în 1974, prometiul metalic a fost redus din oxidul de prometiu cu toriu metalic la 1,600°C cu distilarea ulterioară a prometiului într-o cupolă de cuarț., Folosind această metodă, s-au stabilit temperatura de topire și temperatura de transformare a fazei prometiului: 1042 ± 5°C și, respectiv, 890 ± 5°C (Angelini și Adair, 1976). Punctul de fierbere al prometiului este de ~3.000°c (McLennan, 2018).raza ionică a prometiului este de 110 pm (în coordonare de 8 ori), care este foarte asemănătoare cu elementele vecine, neodim (112 pm) și samariu (108 pm) (McLennan, 2018). Prin urmare, similitudinea strânsă în razele ionice și aceeași stare comună de oxidare (+3) fac dificilă separarea Pm de Nd și Sm (Balaram, 2019)., Atunci când nu izotopi există, deduceri privind proprietățile chimice pot fi trase dintr-chimice cunoscute, surogate (în caz de prometiu, alte elemente de pământuri rare) (Radiologice Contaminare a Oceanelor: Audieri de Supraveghere Înainte de a Subcomisiei pentru Energie și Mediu a Comisiei pentru Interior și Insular Afaceri și Reprezentanților, Nouăzeci-al patrulea Congres, a Doua Sesiune pe Chestiuni Referitoare la, 1976)., Principalele Pm3+ compuși includ: Pm(OH)3 (maro), Pm2O3 (galben, alb), PmCl3 (galben), Pm(NO3)2 (roz), PmF3, Pm2(C2O4)3·10H2O și Pm2(SO4)3 (Da și Jincheng, 2000; Sharma, 2001). Pm poate reprezenta, de asemenea, o stare de oxidare de +2. Proprietăți termodinamice de Pm2+ indică faptul că, în mod similar cu NdCl2 și SmCl2, stabil PmF2, PmCl2 și PmI2, de asemenea, pot fi obținute (Sharma, 2001).
surse de alimentare
Promethium-147 este utilizat în baterii atomice cu durată lungă de viață (Flicker et al.,, 1964), în care probele de prometiu la scară mică sunt introduse într-o matrice semiconductoare pentru a-și transforma emisia beta în energie electrică (Matheson, 1975). Energia beta medie a 147Pm este 62 keV (Shao și colab., 2017). Bateriile Pm pot fi utilizate în cazurile în care alte tipuri de baterii ar fi extrem de grele, de exemplu, sateliți sau sonde spațiale (Vl, 1956). Bateriile radioizotopice sunt de obicei termoelectrice (conținând Pu sau Am) (Wiss et al.,, 2017) pe baza căldurii generate de dezintegrare radioactivă, sau betavoltaic (alphavoltaic) pe baza de electroni/gaura pereche generație într-un semiconductor (cum ar fi 147Pm sau alte izotopi ca tritiu sau 63Ni) (Gale et al., 1975; Purdy, 1986; Spencer și Chandrashekhar, 2013; Murphy și colab., 2019; Xue și colab., 2019). Bateriile Betavoltaic, comparativ cu bateriile termoelectrice (Matheson, 1975), se caracterizează printr-o dimensiune mai mică și un preț mai rezonabil. Betavoltaics au, de asemenea, caracteristica puterii sau curentului mai mic (decât bateriile termoelectrice sau chiar Li-ion, de exemplu) (Gale et al.,, 1975; Chandrashekhar și colab., 2006, 2007; Olsen și colab., 2012; Murphy și colab., 2019). Ele sunt utile atunci când este nevoie de putere redusă pentru perioade de ani. Din păcate, perioada lor de serviciu nu depășește în prezent zece ani. Cele mai noi progrese în tehnologia betavoltaics, cu toate acestea, sunt de așteptat să prelungească perioada de serviciu la cincisprezece ani. De exemplu, Betacel®, un betavoltaic baterie, îndeplinește ambele coroziune și incinerare standardele de incendiu și este potrivit pentru utilizarea clinică (Spencer și Aflați, 2012) și în stimulatoarele cardiace (Smith et al., 1975; Purdy, 1986)., Promethium-147 alimentat microbatteries cu o durată de viață de până la 5 ani și o medie densitate de putere de 5 mW/cm3 sunt candidați potriviți pentru stimulatoarele cardiace implantabile (Gasper si Fester, 1975; Rosenkranz, 1975; Duggirala et al., 2007), unde energia electrică utilă este convertită din energia de dezintegrare izotopică (Wheelwright și Fuqua, 1975; Greatbatch, 1980).în ciuda aplicării sale vaste în bateriile betavoltaice, prometiul poate fi utilizat și în generatoarele termoelectrice radioizotopice pentru a furniza energie electrică pentru sondele spațiale (Choppin et al., 2013)., În cele din urmă, promethium și-a găsit, de asemenea, utilizarea ca sursă directă de căldură izotopică ușor ecranată (Fullam și Van Tuyl, 1969; McNeilly și Roberts, 1969).deși promethium-147 are emisii gamma scăzute (Artun, 2017), este o sursă de raze β moi (Malson et al., 1980). Iradierea elementelor grele cu particule β generează radiații cu raze X (Ellis-Davies et al., 1985; Labrecque et al., 1986), prin urmare, prometiul trebuie manipulat strict în conformitate cu reglementările de siguranță. Raze X este generat atunci când un anumit emițător beta, 147Pm (Sumiya et al.,, 1993; Llasat și colab., 2017), interacționează cu anumite elemente d cum ar fi cobalt, iridiu, rodiu, platină, nichel, aur și amestecuri ale acestora. Sursele de radiații constau de obicei dintr-un substrat având o suprafață metalică non-radioactivă, un strat metalic al unui izotop radioactiv 147Pm și un metal non-radioactiv cu un număr atomic ridicat.
măsurători
pe baza promethium–147, o sursă beta de energie utilizată în mod obișnuit, au fost dezvoltați senzori care pot măsura filme subțiri de 2,54-5,08 µm (Sneller, 1979; Brown and Coats, 1981). De exemplu, Adaptive Technologies Industries, Inc., (ATI) oferă o tehnică modernă bazată pe Solid-state digital beta gauge, care permite realizarea măsurătorilor în timp real. În calibrele ATI, atenuarea particulelor β este utilizată pentru măsurarea grosimii sau a masei materialelor, inclusiv a materialelor plastice, a hârtiei și a metalului. O sursă de radiații și un detector de radiații sunt cei doi constituenți principali ai unui ecartament ATI. Un eșantion în vrac de Pm este plasat deasupra materialului investigat și un detector este plasat mai jos. Detectorul numără cantitatea de radiații care trece prin material. Dacă foaia de metal devine prea subțire, trece mai multă radiație., Tehnica este folosită și pentru măsurarea greutății stratului și a bazei (Typpo, 2000; Cum funcționează beta gauge, 2019).Promethium-147 ca sursă de radiație este, de asemenea, utilizat pentru a determina grosimea frunzelor de citrice de portocale acru și dulce, care au o grosime de 10-40 mg/cm2. Interesant este că această tehnică de măsurare cu raze β poate măsura, de asemenea, modificările conținutului de apă al frunzelor cauzate de ciclurile de umectare și uscare care apar în sol (Bielorai, 1968)., Alternativ, izotopul 14C și 204Tl au fost, de asemenea, folosit pentru diverse frunze masa grosimii (Takechi și Furudoi, 1970; Saini și Rathore, 1983). Atenuarea de β-radiații de 147Pm poate fi folosit în miniatură sonde pentru măsurători în timp real de praf în suspensie de 0,1–2,0 kg/m3 intervalul de concentrație (Slezak și Buckius, 1983). Mai mult, promethium-147 este utilizat ca sursă de ionizare în detectoarele de captare a electronilor pentru analiza pesticidelor în medii de apă (Lubkowitz și Parker, 1971).,
o Altă aplicație de promețiu ca o pură captură de electroni detector este măsurarea înseamnă izolare timp de razele cosmice înainte de evadarea lor de la Galaxy (de exemplu, durata lor de viață), care este un parametru important în evaluarea surse și propagare a razelor cosmice în Galaxie. Se măsoară prin compararea abundențelor de raze cosmice ale mai multor izotopi Tc și Pm cu cele ale izotopilor vecini, stabili., În izotopi radioactivi, care sunt cele mai utile (143Pm și 144Pm) în „cosmic ceasuri,” sunt cei cu degradare ori comparabil cu timpul de confinare (Drach și Salamon, 1987).
lasere
Pm se aplică în lasere care sunt utilizate pentru a comunica cu submarine scufundate (sisteme de comunicații laser satelit-submarin sau pur și simplu SLC). Spectrul de fluorescență al Pm3+ este dominat de tranzițiile la nominal 933 și 1098 nm (Krupke et al., 1987), respectiv. La temperatura camerei, aceste colectoare sunt neocupate termic, fapt care permite acțiunea laserului pe patru niveluri la T ≈ 295 K., Eficiența ridicată a laserelor Pm și funcționarea la 919 nm fac ca ionul Pm3+ să fie adecvat pentru utilizarea în emițătoarele laser SLC complet solide (Shinn et al., 1988). S-a raportat că Laserele promethium în stare solidă sunt pompate de matrice de diode 2-D care funcționează la 770 nm (McShea et al., 1988).sursele de lumină auto-luminoase pentru ceasurile LCD care includ un strat fluorescent care conține prometiu sunt printre cele mai răspândite (Takami, 1980)., Prometiul, fiind de obicei găsit sub formă oxidată, nu este dăunător pentru rețeaua de fosfor, iar luminozitatea materialului scade relativ lent (Takami și Matsuzawa, 1981). Mai mult, vopselele pe bază de izotopi de prometiu, având un timp de înjumătățire de aproximativ 2 ani, sunt mai sigure decât alternativele de radiu. Promethium-147 este utilizat pe scară largă nu numai ca dispozitive de iluminat de noapte, ci și ca surse de lumină auto-susținute prin activarea fosforului de sulfură de zinc cu radiații β de 147Pm (Ravi et al., 2001). O altă utilizare a Pm este în fosfor pentru evidențierea diferitelor etichete fără consum de energie., După descoperirea radioactivității, radiul a acționat în această calitate până când a fost dezvăluit răul său. Compușii prometiu s-au dovedit însă a fi fosfori radioactivi inofensivi (Rafi și Rosli, 2018). Prin urmare, promethium și-a găsit locul în vopselele fluorescente. Compușii prometiului utilizați pentru a face strălucirea caracteristică „verde de primăvară medie” (Albastru-Verde pal) (Emsley, 2011) sunt de obicei Pm2O3 sau Pm(OH)3 (Takami și Matsuzawa, 1981; Ravi și colab., 2001; Rafi și Rosli, 2018)., De exemplu, promethium a fost folosit pentru a ilumina instrumentele din modulele de aterizare Apollo în timpul expedițiilor lunii (English et al., 1973).
Sănătate
Sigilat 147Pm nu reprezintă pericol din cauza de a fi ușor de protejat (jurul drumheller, 1968); dimpotrivă, depozitate necorespunzător promethium devine un pericol pentru mediu.efectul aportului de prometiu a fost studiat foarte mult pe animale, inclusiv șobolani, iepuri, porci și câini., Când este absorbit de șobolani, prometiul este reținut predominant în oase, precum și în vârfurile vililor intestinului subțire distal al tractului gastro-intestinal, jumătate din doză rămânând la o săptămână după sondare (Sullivan et al., 1984). Experimente mai recente pe pielea șobolanilor au ilustrat căile de penetrare a radionuclizilor (Kassai et al., 2003). Pentru a identifica penetrarea ionilor Pm3+ în membrana celulară, precum și distribuția extracelulară și celulară a prometiului, a fost efectuat un studiu asupra mușchiului neted al aortei de iepure., În cursul studiului, sa constatat că cantități semnificative de prometiu nu se acumulează în interior și nu sunt excretate din celule, dar distribuția sa este descrisă în mod corespunzător prin desorbția fibrelor accesibile de pe suprafață (Weiss, 1996). Atunci când pielea de porc este expusă la doze de suprafață de prometiu (până la 10 Krad), particulele β nu afectează natura dependenței de doză a parametrilor celulelor bazale epidermice (Zavialov et al., 1977)., Când este absorbit de porci, s-a demonstrat că cea mai mare parte a prometiului este reținută în oase în mod similar cu rezultatele observate în cazul șobolanilor (Sullivan et al., 1984). Cinci luni și jumătate după beagle au fost expuse la Pm2O3 aerosoli, prometiu a fost găsit în organele de câini în principal în plămâni (44%), precum și în schelet (24%) și în ficat (22%) (Stuart, 1966).în mod surprinzător, de la începutul anilor 80 s-a descoperit puțin în ceea ce privește efectul pe care promethium îl are asupra organelor umane; cu toate acestea, țesuturile osoase sunt candidați posibili (date metabolice pentru promethium, 1981)., Promethium-147 pot fi identificate și analizate în urină și fecale, folosind un simplu co-precipitare tehnica, care se aplică în principal la excremente de foști angajați de promețiu instalațiile de prelucrare (Berk și Moghissi, 1985). În cazul inhalării vopselelor luminoase care conțin prometiu, cea mai mare parte se află în plămâni, practic nu se excretă. La câteva zile după inhalare datorită fagocitozei, activitatea este observată ca „hotspoturi” în macrofage în epiteliul bronșic și pereții alveolari, mai ales la periferia lobilor pulmonari (Kraus, 1976)., Dacă este înghițit, promethium-147 trece prin tractul digestiv fără a fi absorbit în pereții intestinului gros inferior; dozele de radiații pot fi măsurate prin examinarea fecalelor umane (Vennart, 1967).în medicină, terapia beta promethium poate vindeca radiculita lombosacrală (Purdy, 1986). La un spital din Geneva, 142Pm a fost utilizat într-un generator in vivo pentru tomografie preclinică cu emisie de pozitroni (Beyer și Ruth, 2003). Promethium-149, la rândul său, ca emițător beta de energie medie, este o radilolantanidă adecvată pentru radioterapia orientată către receptor (Studer et al., 2019)., Un mare avantaj al 149Pm este emisia de intensitate scăzută a razelor γ imagabile (286 keV), care asigură urmărirea in vivo a dozei terapeutice (Hu et al., 2002).în plus, promethium poate preveni căderea părului, poate promova regenerarea părului și formarea părului negru, precum și eliminarea sau chiar prevenirea matreții (Kim and Choi, 2014).
concluzii, Outlook și spațiul cosmic
aici, am rezumat istoria, tehnicile de sinteză și aplicațiile majore ale prometiului., Deși interesul de vârf în Pm a fost în anii 1980, acesta a primit recent o atenție reînnoită: de exemplu, promethium este prezentat printre materialele strategice din anul modelului 2013 Ford Fiesta, Focus, Fusion și F-150 (Field et al., 2017).cercetarea viitoare a Pm este de așteptat să ne aducă în spațiul cosmic. Promethium este folosit ca sursă de radiații prototip în încercările de a simula condițiile spațiale de pe Pământ (Hellweg et al., 2007). Deoarece radiația cosmică este identificată ca fiind cea mai periculoasă pentru sănătatea echipajului care participă la misiuni interplanetare pe termen lung (de ex.,, Mars), radiația 147Pm este utilizată în experimentele biologice care vizează determinarea intervalului de doze de iradiere permis de supraviețuire a celulelor renale embrionare umane (HEK) (Hellweg et al., 2008).în 2004, a fost raportată posibila identificare a Pm în spectrele HD 965 și HD 101065 (Cowley et al., 2004). Recunoașterea s-a bazat pe metode statistice și tradiționale de identificare a liniilor (Fivet et al., 2007). Prometiul este, de asemenea, ocazional găsit ca puțini atomi din dezintegrarea uraniului detectați în spectrul stelar HR 465 al Andromedei., Steaua produce în mod evident Pm pe suprafața sa, având în vedere că nu poate exista un izotop Pm cu un timp de înjumătățire mai lung decât cel de 145Pm. Astfel, originea evazivă a Pm în spațiul cosmic nu este încă explicată (Emsley, 2011).
contribuțiile autorului
VE a fost responsabil pentru căutarea și analiza literaturii și pregătirea inițială a proiectului. MK a fost responsabilă pentru formularea obiectivelor mini review și finalizarea proiectului inițial. Ambii autori au contribuit la articol și au aprobat versiunea trimisă.,
Conflict de interese
autorii declară că cercetarea a fost efectuată în absența oricăror relații comerciale sau financiare care ar putea fi interpretate ca un potențial conflict de interese.
mulțumiri
autorii recunosc Diana Savchenko pentru crearea unui abstract grafic genial. Inspirația pentru titlu a fost extrasă din poezia Ulysses a lui Alfred Tennyson (Tennyson, 1842).Brown, J., și Coats, M. (1981). Precizie îmbunătățită în măsurarea filmului subțire. Mod. Plast. 58, 66–67.Google Scholar
Burke, M. (2019)., Umplerea decalajului de prometiu. Chem. Ind. 83:15.
Google Scholar
Fullam, H. T., și Van Tuyl, H. H. (1969). Tehnologia Promethium. O recenzie. Isot. Radiat. Tehnol. 7, 207–221.Google Scholar
cum funcționează beta gauge (2019). Disponibil la: http://www.atigauge.com/how-html/ (accesat 16 decembrie 2019).Google Scholar
Knapp, F. F. (2008). Extracție cromatografică cu acid di (2-etilhexil)ortofosfic pentru producerea și purificarea Prometiului-147.,date metabolice pentru promethium (1981). Ann. ICRP 6, 58-60. doi: 10.1016/0146-6453(81)90102-0
CrossRef Textul Complet | Google Scholar
Promethium Nume Nou pentru Element 61. (1948). Natură 162: 175. doi: 10.,1038/162175a0
CrossRef Textul Complet | Google Scholar
Radiologice Contaminare a Oceanelor: Audieri de Supraveghere Înainte de a Subcomisiei pentru Energie Mediu a Comisiei pentru Insular Afaceri Reprezentanților Nouăzeci-al patrulea Congres de-a Doua Sesiune pe Probleme Legate de. (1976). Disponibil online la: https://books.google.ru/books?id=IofQAAAAMAAJ&pg=PA641&lpg=PA641&dq=chemical+surrogate+for+element+promethium&source=bl&ots=smeEJ-tYKz&sig=ACfU3U2Yv9uDgd8IgZRsi9oeIZRzJU8VYQ&hl=ru&sa=X&ved=2ahUKEwjugtLKmrbpAhUEwcQBHXDtC9gQ6AEwC3oECAYQAQ#v=onepage&q=chemicalsurrogateforelementpromethium&f=false (accesat 06 iunie 2020).
Sneller, J. (1979). Noii senzori încep o a doua revoluție în controlul extrudării. Mod Plast 56, 40-43.,Google Scholar
Tennyson, A. (1842). Poezii. Londra: Edward Moxon, Dover Street.Google Scholar
Vennart, J. (1967). Utilizarea compusului luminos radioactiv și necesitatea monitorizării biologice a lucrătorilor. Sănătate Fizică. 13, 959–964. doi: 10.1097/00004032-196709000-00001
PubMed Abstract | CrossRef Textul Complet | Google Scholar
Vl (1956). Baterii atomice. Sov. J. At. Energia 1, 121-123. doi: 10.1007/BF01516325
CrossRef Textul Complet | Google Scholar