Protactiniu

Protactiniu
91 Pa                                                                                                                                                                                                                                               toriu ← protactiniu → uraniu
Linia spectrală
Generalitate
Numele, simbolul, numărul atomic	protactiniu, Pa, 91
Serie	actinide
Grup , punct , bloc	-, 7 , f
Densitate	15 370 kg / m³
Configurare electronică
Termen spectroscopic	4 K 11/2
Proprietăți atomice
Greutate atomica	231.03588
Raza atomică (calc.)	163 pm
Raza covalentă	200 pm
Configurare electronică	[ Rn ] 7s 2 6d 1 5f 2
și - după nivelul de energie	2, 8, 18, 32, 20, 9, 2
Stări de oxidare	5 (slab de bază )
Structură cristalină	ortorombic
Proprietăți fizice
Stare a materiei	solid
Punct de fuziune	1 841 K (1 568 ° C )
Punct de fierbere	4 300 K (4 030 ° C)
Volumul molar	1,518 × 10 −5 m³ / mol
Entalpia vaporizării	481 kJ / mol
Căldura de fuziune	12,34 kJ / mol
Presiunea de vapori	5,1 × 10 −5 Pa la 2 200 K
Alte proprietăți
numar CAS	7440-13-3
Electronegativitate	1.5 ( scară Pauling )
Căldura specifică	120 J / (kg K)
Conductibilitate electrică	5,29 × 10 6 / m Ω
Conductivitate termică	47 W / (m K)
Energia primei ionizări	568 kJ / mol
Izotopi mai stabili
iso N / A TD DM DE DP 229 Pa sintetic 1,4 zile α 5.58 225 Ac 230 Pa sintetic 17,4 zile ε β - 1.310 0,563 230 mii 230 U 231 Pa 100% 32760 de ani α 5.149 227 Ac 233 Pa sintetic 26.967 zile β - 0,571 233 U 234 Pa sintetic 6,75 ore β - 0,23 234 U
iso: izotop NA: abundență în natură TD: timpul de înjumătățire DM: modul de descompunere DE: energia de descompunere în MeV DP: produs de descompunere

Protactiniu este elementul chimic cu numărul atomic 91 și simbolul său este Pa . Este o culoare metalică densă, gri-argintie, care reacționează ușor cu oxigenul , cu vaporii de apă și cu acizii anorganici. Formează diverși compuși chimici în care este de obicei prezent în starea de oxidare +5, dar poate presupune și stări de +4, +2 sau +3. Concentrațiile medii de protactiniu din scoarța terestră sunt de obicei de ordinul a câteva părți pe bilion, dar pot ajunge până la câteva părți pe milion în unele depozite de uraninită . Datorită deficitului său, a radioactivității ridicate și a toxicității ridicate, în prezent nu există aplicații în afara cercetării științifice, iar în acest scop o mare parte din minereu este extras din combustibilul nuclear uzat.

Protactiniu a fost identificat în 1913 de Kasimir Fajans și Oswald Helmuth Göhring care l-au numit Brevium datorită perioadei sale scurte de înjumătățire a izotopului specific studiat, și anume Protactinium-234. Un izotop mai stabil ( ²³¹ Pa) a fost descoperit în 1917/18 de către Otto Hahn și Lise Meitner , care au ales numele de proto-actiniu, cu toate acestea mai târziu IUPAC a decis numele protactiniei în 1949 și a confirmat Hahn și Meitner ca descoperitori. Noul nume înseamnă „mama actiniului ” și reflectă faptul că actiniul este un produs al degradării radioactive a protactiniei.

Cel mai abundent (aproximativ 100%) și cea mai lungă durată a izotopilor naturali ai protactiniei, protactiniu-231, are un timp de înjumătățire de 32.760 de ani și este un produs al degradării uraniului-235 . Multe urme mai mici ale izomerului nuclear protactiniu-234m de scurtă durată se găsesc în lanțul de degradare al uraniului-238. Protactiniu-233 rezultă din decăderea toriului -233 ca parte a lanțului de evenimente pentru a produce uraniu-233 prin iradierea neutronică a toriu-232. Este un produs intermediar nedorit în reactoarele nucleare pe bază de toriu și, prin urmare, eliminat din zona activă a reactorului în timpul procesului de reproducere.

Caracteristici

Protactiniu este un metal argintiu aparținând grupei actinide . Are un aspect strălucitor care rezistă o perioadă de timp în caz de expunere la aer . Devine supraconductor la temperaturi sub 1,4 K.

Nu are un rol biologic cunoscut.

Aplicații

Datorită deficienței sale, precum și a toxicității sale, protactiniul nu are alte aplicații decât cercetarea științifică.

Istorie

Protactiniu a fost observat pentru prima dată în 1913 de Kasimir Fajans și Oswald Helmuth Göhring care au identificat izotopul instabil ^234m Pa (cu un timp de înjumătățire de 1,17 minute) în lanțul de dezintegrare ²³⁸ U. I-au dat numele brevio (din latinescul brevis , „scurt”).

Numele s-a schimbat în actualul protactiniu în 1918, când două grupuri de oameni de știință - germanii Otto Hahn și Lise Meitner și cândva mai târziu britanicii Frederick Soddy și John Cranston - au ajuns în mod independent la descoperirea ²³¹ Pa. În 1949, IUPAC a numit definitiv Protactinium și au confirmat Otto Hahn și Lise Meitner ca descoperitori.

Aristid V. Grosse , un asistent al lui Hahn, a reușit să prepare două miligrame de Pa ₂ O ₅ în 1927 și, șapte ani mai târziu, să izoleze protactiniul metalic prin transformarea oxidului în iodură urmat de descompunerea sa termică într-un vid ridicat pe un filament electric (proces van Arkel-de Boer ), conform reacției:

${\displaystyle \mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">2</span></span>}{\text{<span class="mwe-math-element"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;">PaI</span></span>}}_{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">5</span></span>}}^{}<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">⟶</span></span>\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">2</span></span>}\text{<span class="mwe-math-element"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;">Pa</span></span>}<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">+</span></span>\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">5</span></span>}{\text{<span class="mwe-math-element"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;">THE</span></span>}}_{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">2</span></span>}}^{}}${\ displaystyle {\ ce {2 PaI5-> 2 Pa + 5 I2}}}

În 1961 , Autoritatea Națională Britanică pentru Energie Nucleară a produs 125 de grame de 99,9% de protactiniu pur prin procesarea a 60 de tone de deșeuri nucleare printr-un proces de purificare în 12 etape. Aceasta a rămas singura producție mondială de ani de zile. Protactiniu a fost vândut laboratoarelor de cercetare în anii următori la un preț de cca 2 800 $ pe gram .

Disponibilitate

Protactiniu este prezent în cantități mici în pitchblendă ca ²³¹ Pa cu un conținut de aproximativ 0,1 ppm . Unele minerale găsite în Republica Democrată Congo conțin până la aproximativ 3 ppm.

Compuși

Printre compușii cunoscuți ai protactiniei există doi fluoruri (PaF ₄ și PaF ₅ ) două cloruri (PaCl ₄ și PaCl ₅ ) două bromuri (PaBr ₄ și PaBr ₅ ) trei ioduri (PaI ₃ , PaI ₄ și PaI ₅ ) și trei oxizi (PaO, PaO ₂ și Pa ₂ O ₅ ).

Izotopi

Se cunosc 29 de izotopi radioactivi ai protactiniei, dintre care cel mai stabil este ²³¹ Pa cu un timp de înjumătățire de 32 760 de ani; Urmează ²³³ Pa (26.967 zile) și ²³⁰ Pa (17.4 zile). Toți ceilalți izotopi au timp de înjumătățire mai mic de 1,58 zile și majoritatea dintre ei mai puțin de 1,8 secunde. Sunt cunoscute și două metastate , ^217m Pa (timp de înjumătățire de 1,15 milisecunde) și ^234m Pa (1,17 minute).

Modul principal de dezintegrare a izotopilor mai ușori decât ²³¹ Pa este decăderea alfa în izotopi de actiniu ; izotopii mai grei se descompun preferențial cu o dezintegrare beta în izotopi de uraniu .

Precauții

Protactiniu este toxic și foarte radioactiv; necesită aceleași precauții luate pentru manipularea plutoniului .

Bibliografie

• Francesco Borgese, Elementele tabelului periodic. Descoperire, proprietăți, utilizări. Manual chimic, fizic, geologic , Roma, CISU, 1993, ISBN 88-7975-077-1 .
• R. Barbucci, A. Sabatini și P. Dapporto, Tabel periodic și proprietăți ale elementelor , Florența, Edizioni V. Morelli, 1998 (arhivat din original la 22 octombrie 2010) .

Alte proiecte

• Wikționarul conține dicționarul lema « protactiniu »
• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe protactiniu

linkuri externe

• Protoattinio , pe Treccani.it - ​​Enciclopedii online , Institutul Enciclopediei Italiene .
• ( EN ) Protactinium , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
• (EN) Protactinium , pe WebElements.com.
• (EN) Protactinium , pe EnvironmentalChemistry.com.
• (EN) It's Elemental - Protactinium pe education.jlab.org.
• (RO) InfoHaunter , pe pubs.acs.org.

Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei