Isotop protaktinium

Protaktinium (₉₁Pa) tidak memiliki satu pun isotop stabil. Tiga isotop alaminya memungkinkan pemberian nilai bobot atom standar pada protaktinium.

Isotop utama protaktinium

Iso­top Peluruhan kelim­pahan waktu paruh (t1/2) mode pro­duk 229Pa sintetis 1,5 hri ε 229Th 230Pa sintetis 17,4 hri ε 230Th 231Pa 100% 3,276×104 thn α 227Ac 232Pa sintetis 1,31 hri β− 232U 233Pa renik 26,967 hri β− 233U 234Pa renik 6,75 jam β− 234U 234mPa renik 1,17 mnt β− 234U
Berat atom standar Ar°(Pa)	231,03588±0,00001 231,04±0,01 (diringkas)[1]
lihat bicara sunting

Tiga puluh radioisotop protaktinium telah dikarakterisasi, dengan yang paling stabil adalah ²³¹Pa dengan waktu paruh 32.760 tahun, ²³³Pa dengan waktu paruh 26,967 hari, dan ²³⁰Pa dengan waktu paruh 17,4 hari. Semua isotop radioaktif yang tersisa memiliki waktu paruh kurang dari 1,6 hari, dan sebagian besar memiliki waktu paruh kurang dari 1,8 detik. Unsur ini juga memiliki lima status meta, ^217mPa (t_1/2 = 1,15 milidetik), ^220m1Pa (t_1/2 = 308 nanodetik), ^220m2Pa (t_1/2 = 69 nanodetik), ^229mPa (t_1/2 = 420 nanodetik), dan ^234mPa (t_1/2 = 1,17 menit).

Tiga isotop alami protaktinium adalah ²³¹Pa (terjadi sebagai produk peluruhan antara ²³⁵U), ²³⁴Pa dan ^234mPa (keduanya terjadi sebagai produk peluruhan antara ²³⁸U). ²³¹Pa membentuk hampir semua protaktinium alami.

Mode peluruhan utama untuk isotop Pa yang lebih ringan dari (dan termasuk) isotop paling stabil ²³¹Pa adalah peluruhan alfa, kecuali untuk ²²⁸Pa hingga ²³⁰Pa, yang meluruh terutama dengan penangkapan elektron menjadi isotop torium. Mode peluruhan utama untuk isotop yang lebih berat adalah peluruhan beta minus (β⁻). Produk peluruhan utama ²³¹Pa dan isotop protaktinium yang lebih ringan dari dan termasuk ²²⁷Pa adalah isotop aktinium dan produk peluruhan utama untuk isotop protaktinium yang lebih berat adalah isotop uranium.

Daftar isotop

Nuklida [n 1]	Nama historis	Z	N	Massa isotop (Da) [n 2][n 3]	Waktu paruh [n 4]	Mode peluruhan [n 5]	Isotop anak [n 6]	Spin dan paritas [n 7][n 4]	Kelimpahan alami (fraksi mol)
		Energi eksitasi							Proporsi normal	Rentang variasi
211Pa[2]		91	120		3,8(+4,6−1,4) mdtk	α	207Ac	9/2−#
212Pa		91	121	212,02320(8)	8(5) mdtk [5,1(+61−19) mdtk]	α	208Ac	7+#
213Pa		91	122	213,02111(8)	7(3) mdtk [5,3(+40−16) mdtk]	α	209Ac	9/2−#
214Pa		91	123	214,02092(8)	17(3) mdtk	α	210Ac
215Pa		91	124	215,01919(9)	14(2) mdtk	α	211Ac	9/2−#
216Pa		91	125	216,01911(8)	105(12) mdtk	α (80%)	212Ac
						β+ (20%)	216Th
217Pa		91	126	217,01832(6)	3,48(9) mdtk	α	213Ac	9/2−#
217mPa		1860(7) keV			1,08(3) mdtk	α	213Ac	29/2+#
						IT (langka)	217Pa
218Pa		91	127	218,020042(26)	0,113(1) mdtk	α	214Ac
219Pa		91	128	219,01988(6)	53(10) mdtk	α	215Ac	9/2−
						β+ (5×10−9%)	219Th
220Pa		91	129	220,02188(6)	780(160) ndtk	α	216Ac	1−#
220m1Pa[3]		34(26) keV			308(+250-99) ndtk	α	216Ac
220m2Pa[3]		297(65) keV			69(+330-30) ndtk	α	216Ac
221Pa		91	130	221,02188(6)	4,9(8) μdtk	α	217Ac	9/2−
222Pa		91	131	222,02374(8)#	3,2(3) mdtk	α	218Ac
223Pa		91	132	223,02396(8)	5,1(6) mdtk	α	219Ac
						β+ (0,001%)	223Th
224Pa		91	133	224,025626(17)	844(19) mdtk	α (99,9%)	220Ac	5−#
						β+ (0,1%)	224Th
225Pa		91	134	225,02613(8)	1,7(2) dtk	α	221Ac	5/2−#
226Pa		91	135	226,027948(12)	1,8(2) mnt	α (74%)	222Ac
						β+ (26%)	226Th
227Pa		91	136	227,028805(8)	38,3(3) mnt	α (85%)	223Ac	(5/2−)
						EC (15%)	227Th
228Pa		91	137	228,031051(5)	22(1) jam	β+ (98,15%)	228Th	3+
						α (1,85%)	224Ac
229Pa		91	138	229,0320968(30)	1,50(5) hri	EC (99,52%)	229Th	(5/2+)
						α (0,48%)	225Ac
229mPa		11,6(3) keV			420(30) ndtk			3/2−
230Pa		91	139	230,034541(4)	17,4(5) hri	β+ (91,6%)	230Th	(2−)
						β− (8,4%)	230U
						α (0,00319%)	226Ac
231Pa	Protoaktinium	91	140	231,0358840(24)	3,276(11)×104 thn	α	227Ac	3/2−	1,0000[n 8]
						CD (1,34×10−9%)	207Tl 24Ne
						SF (3×10−10%)	(beberapa)
						CD (10−12%)	208Pb 23F
232Pa		91	141	232,038592(8)	1,31(2) hri	β−	232U	(2−)
						EC (0,003%)	232Th
233Pa		91	142	233,0402473(23)	26,975(13) hri	β−	233U	3/2−	Renik[n 9]
234Pa	Uranium Z	91	143	234,043308(5)	6,70(5) jam	β−	234U	4+	Renik[n 10]
						SF (3×10−10%)	(beberapa)
234mPa	Uranium X2 Brevium	78(3) keV			1,17(3) mnt	β− (99,83%)	234U	(0−)	Renik[n 10]
						IT (0,16%)	234Pa
						SF (10−10%)	(beberapa)
235Pa		91	144	235,04544(5)	24,44(11) mnt	β−	235U	(3/2−)
236Pa		91	145	236.04868(21)	9,1(1) mnt	β−	236U	1(−)
						β−, SF (6×10−8%)	(beberapa)
237Pa		91	146	237,05115(11)	8,7(2) mnt	β−	237U	(1/2+)
238Pa		91	147	238,05450(6)	2,27(9) mnt	β−	238U	(3−)#
						β−, SF (2,6×10−6%)	(beberapa)
239Pa		91	148	239,05726(21)#	1,8(5) jam	β−	239U	(3/2)(−#)
240Pa		91	149	240,06098(32)#	2# mnt	β−	240U
Header & footer tabel ini:  view

1. ^mPa – Isomer nuklir tereksitasi.
2. ( ) – Ketidakpastian (1σ) diberikan dalam bentuk ringkas dalam tanda kurung setelah digit terakhir yang sesuai.
3. # – Massa atom bertanda #: nilai dan ketidakpastian yang diperoleh bukan dari data eksperimen murni, tetapi setidaknya sebagian dari tren dari Permukaan Massa (trends from the Mass Surface, TMS).
4. # – Nilai yang ditandai # tidak murni berasal dari data eksperimen, tetapi setidaknya sebagian dari tren nuklida tetangga (trends of neighboring nuclides, TNN).
5. Mode peluruhan:

   CD:	Peluruhan gugus
   EC:	Penangkapan elektron
   IT:	Transisi isomerik
   SF:	Fisi spontan

6. Simbol miring tebal sebagai anak – Produk anak hampir stabil.
7. ( ) nilai spin – Menunjukkan spin dengan argumen penempatan yang lemah.
8. Produk peluruhan antara dari ²³⁵U
9. Produk peluruhan antara dari ²³⁷Np
10. Produk peluruhan antara dari ²³⁸U

Aktinida vs produk fisi

Aktinida dan produk fisi menurut waktu paruh l b s
Aktinida[4] menurut rantai peluruhan				Rentang waktu paruh (a)	Produk fisi 235U menurut hasil[5]
4n	4n + 1	4n + 2	4n + 3		4,5–7%	0,04–1,25%	<0,001%
228Ra№				4–6 a		155Euþ
244Cmƒ	241Puƒ	250Cf	227Ac№	10–29 a	90Sr	85Kr	113mCdþ
232Uƒ		238Puƒ	243Cmƒ	29–97 a	137Cs	151Smþ	121mSn
248Bk[6]	249Cfƒ	242mAmƒ		141–351 a	Tidak ada produk fisi yang memiliki waktu paruh dalam rentang 100 a–210 ka ...
	241Amƒ		251Cfƒ[7]	430–900 a
		226Ra№	247Bk	1,3–1,6 ka
240Pu	229Th	246Cmƒ	243Amƒ	4,7–7,4 ka
	245Cmƒ	250Cm		8,3–8,5 ka
			239Puƒ	24,1 ka
		230Th№	231Pa№	32–76 ka
236Npƒ	233Uƒ	234U№		150–250 ka	99Tc₡	126Sn
248Cm		242Pu		327–375 ka		79Se₡
				1,53 Ma	93Zr
	237Npƒ			2,1–6,5 Ma	135Cs₡	107Pd
236U			247Cmƒ	15–24 Ma		129I₡
244Pu				80 Ma	... maupun lebih dari 15,7 Ma[8]
232Th№		238U№	235Uƒ№	0,7–14,1 Ga
₡,  memiliki penampang penangkap neutron termal dalam rentang 8–50 barn ƒ,  fisil №,  terutama bahan radioaktif alami (naturally occurring radioactive material, NORM) þ,  racun neutron (penangkap neutron termal yang lebih besar dari 3k barn)

Protaktinium-230

Protaktinium-230 memiliki 139 neutron dan waktu paruh 17,4 hari. Sebagian besar dari total waktu (92%), ia mengalami peluruhan beta plus menjadi ²³⁰Th, dengan cabang peluruhan beta minus minor (8%) yang mengarah ke ²³⁰U. Ia juga memiliki mode peluruhan alfa yang sangat langka (0,003%) yang mengarah ke ²²⁶Ac.^[9] Ia tidak ditemukan di alam karena waktu paruhnya yang pendek dan tidak ditemukan dalam rantai peluruhan ²³⁵U, ²³⁸U, atau ²³²Th. Ia memiliki massa 230,034541 u.

Protaktinium-230 menarik sebagai nenek moyang uranium-230, sebuah isotop yang telah dipertimbangkan untuk digunakan dalam terapi partikel alfa bertarget (targeted alpha-particle therapy, TAT). Ia dapat diproduksi melalui iradiasi proton atau deuteron thorium alami.^[10]

Protaktinium-231

Sebuah larutan protaktinium-231

Transmutasi dalam siklus bahan bakar torium l b s
														237Np
														↑
		231U	←	232U	↔	233U	↔	234U	↔	235U	↔	236U	→	237U
		↓		↑		↑		↑
		231Pa	→	232Pa	←	233Pa	→	234Pa
		↑				↑
230Th	→	231Th	←	232Th	→	233Th
Nuklida dengan latar belakang kuning dan dicetak miring memiliki waktu paruh di bawah 30 hari Nuklida yang dicetak tebal memiliki waktu paruh lebih dari 1.000.000 tahun Nuklida dalam bingkai merah bersifat fisil

Protaktinium-231 adalah isotop protaktinium yang berumur paling panjang, dengan waktu paruh 32.760 tahun. Di alam, ia ditemukan dalam jumlah kecil sebagai bagian dari deret aktinium, yang dimulai dengan isotop primordial uranium-235; konsentrasi kesetimbangan dalam bijih uranium adalah 46,55 ²³¹Pa per juta ²³⁵U. Dalam reaktor nuklir, ia adalah salah satu dari sedikit aktinida radioaktif berumur panjang yang dihasilkan sebagai produk sampingan dari siklus bahan bakar torium yang diproyeksikan, sebagai hasil dari reaksi (n,2n) di mana neutron cepat menghilangkan neutron dari ²³²Th atau ²³²U, dan dapat juga dihancurkan oleh penangkapan neutron, meskipun penampang untuk reaksi ini juga rendah.

Energi pengikatan: 1.759.860 keV
Energi peluruhan beta: −382 keV

Spin: 3/2−
Mode peluruhan: alfa menjadi ²²⁷Ac, juga lainnya

Kemungkinan nuklida induk: beta dari ²³¹Th, EC dari ²³¹U, alfa dari ²³⁵Np.

Protaktinium-233

Protaktinium-233 juga merupakan bagian dari siklus bahan bakar torium. Ia adalah produk peluruhan beta intermediat antara torium-233 (diproduksi dari torium-232 alami dengan penangkapan neutron) dan, uranium-233 (bahan bakar fisil dari siklus torium). Beberapa desain reaktor siklus torium mencoba melindungi ²³³Pa dari penangkapan neutron lebih lanjut yang menghasilkan ²³⁴Pa dan ²³⁴U, yang tidak berguna sebagai bahan bakar.

Protaktinium-234

Protaktinium-234 adalah anggota deret uranium dengan waktu paruh 6,70 jam. Isotop ini ditemukan oleh Otto Hahn pada tahun 1921.^[11]

Protaktinium-234m

Protaktinium-234m adalah anggota deret uranium dengan waktu paruh 1,17 menit. Isotop ini ditemukan pada tahun 1913 oleh Kazimierz Fajans dan Oswald Helmuth Göhring, yang menamainya brevium karena waktu paruhnya yang pendek.^[12] Sekitar 99,8% peluruhan ²³⁴Th menghasilkan isomer ini dan bukan keadaan dasar (t_1/2 = 6,70 jam).^[12]