Изотопи на протактиниумот

Протактиниумот (₉₁Pa) нема стабилни изотопи. Четирите природни изотопи овозможуваат да се даде стандардна атомска тежина.

Протактиниум  (₉₁Pa)

Општи својства
Име и симбол	протактиниум (Pa)
Изглед	сјајна металик сребрена
Протактиниумот во периодниот систем
Pr ↑ Pa ↓ (Uqt) ториум ← протактиниум → ураниум
Атомски број	91
Стандардна атомска тежина (±) (Ar)	231,03588(2)[1]
Категорија	актиноид
Група и блок	група б.б., f-блок
Периода	VII периода
Електронска конфигурација	[Rn] 5f2 6d1 7s2
по обвивка	2, 8, 18, 32, 20, 9, 2
Физички својства
Фаза	цврста
Точка на топење	1.841 K ​(1.568 °C)
Точка на вриење	4.300 K ​(4.027 °C) (?)
Густина близу с.т.	15,37 г/см3
Топлина на топење	12,34 kJ/mol
Топлина на испарување	481 kJ/mol
Атомски својства
Оксидациони степени	2, 3, 4, 5 ​(слаб базичен окисид)
Електронегативност	Полингова скала: 1,5
Енергии на јонизација	I: 568 kJ/mol
Атомски полупречник	емпириски: 163 пм
Ковалентен полупречник	200 пм
Спектрални линии на протактиниум
Разни податоци
Кристална структура	​четириаголна[2]
Топлинско ширење	~9,9 µм/(m·K)[3] (at с.т.)
Топлинска спроводливост	47 W/(m·K)
Електрична отпорност	177 nΩ·m (при 0 °C)
Магнетно подредување	парамагнетно[4]
CAS-број	7440-13-3
Историја
Предвидел	Дмитри Менделеев (1869)
Откриен и првпат издвоен	Вилијам Крукс (1900)
Именуван од	Ото Хан и Лиза Мајтнер (1917–8)
Најстабилни изотопи
Главна статија: Изотопи на протактиниумот
изо ПЗ полураспад РР РЕ (MeV) РП 229Pa веш 1,5 д ε 0,311 229Th 230Pa веш 17,4 д ε 1,310 230Th 231Pa 100 % 3,276×104 г α 5,150 227Ac 232Pa веш 1,31 д β− 1,337 232U 233Pa расеан 26,967 д β− 0,5701 233U 234mPa траги 1,17 мин β− 2,29 234U 234Pa траги 6,75 ч β− 2,195 234U
преглед разговор уреди | наводи | Википодатоци

Се карактеризираат 29 радиоизотопи на протактиниум, кои се движат од ²¹¹Pa до ²³⁹Pa. Најстабилен изотоп е ²³¹Pa со полураспад од 32.760 години, ²³³Pa со полураспад од 26.967 дена и ²³⁰Pa со полураспад од 17,4 дена. Сите преостанати радиоактивни изотопи имаат полураспад помал од 1,6 дена, а поголемиот дел од нив имаат полураспад помал од 1,8 секунди. Овој елемент има и пет мета состојби, ^217mPa (t_1/2 1,15 милисекунди), ^220m1Pa (t_1/2 = 308 наносекунди), ^220m2 Pa (t_1/2 = 69 наносекунди), ^229mPa (t_1/2 = 420 наносекунди) и ²³⁴m Pa (t_1/2 = 1,17 минути).

Единствените природни изотопи се ²³¹Pa, ²³⁴Pa и ^234mPa. Првиот се јавува како среден распаден производ од ²³⁵U, додека вторите два се јавуваат како производи на средно распаѓање од ²³¹U. ²³⁸Pa го сочинува речиси целиот природен протактиниум.

Примарниот распаден производ за изотопи на Pa полесни од (и вклучувајќи го) најстабилниот изотоп ²³¹Pa е алфа-распад, освен за ²²⁸Pa до ²³⁰Pa, кои примарно се распаѓаат со електронски зафат до изотопи на ториумот. Примарниот режим за потешките изотопи е бета минус (β^-) распад. Примарните распадни производи од ²³¹Pa и изотопи на протактиниум полесни од и вклучувајќи ²²⁷Pa се изотопи на актиниум, а примарните распадни производи за потешките изотопи на протактиниум се изотопи на ураниум.

Список на изотопи

Нуклид[5] [б 1]	Историско име	Z	N	Изотопна маса (Da)[6] [б 2][б 3]	Полураспад [б 4]	Распаден облик [б 5]	Изведен изотоп [б 6]	Спин и парност [б 7][б 4]	Природна застапеност (моларен удел)
		Енергија на возбуда							Нормален сразмер	Варијантен опсег
211Pa		91	120	211.023674(75)	6(3) ms	α	207Ac	9/2−
212Pa		91	121	212.023185(94)	5.8(19) ms	α	208Ac	3+#
213Pa		91	122	213.021100(61)	7.4(24) ms	α	209Ac	9/2−
214Pa		91	123	214.020891(87)	17(3) ms	α	210Ac	7+#
215Pa		91	124	215.019114(89)	14(2) ms	α	211Ac	9/2−
216Pa		91	125	216.019135(26)	105(12) ms	α	212Ac	5+#
217Pa		91	126	217.018309(13)	3.8(2) ms	α	213Ac	9/2−
217mPa		1860(7) keV			1.08(3) ms	α (73%)	213Ac	(23/2−)
						ИП (27%)	217Pa
218Pa		91	127	218.020021(19)	108(5) μs	α	214Ac	8−#
218mPa		81(19) keV			150(50) μs	α	214Ac
219Pa		91	128	219.019950(75)	56(9) ns	α	215Ac	9/2−
220Pa		91	129	220.021770(16)	850(60) ns	α	216Ac	1−#
220m1Pa[n 1]		26(23) keV			410(180) ns	α	216Ac
220m2Pa		290(50) keV			260(210) ns	α	216Ac
221Pa		91	130	221.021873(64)	5.9(17) μs	α	217Ac	9/2−
222Pa		91	131	222.023687(93)	3.8(2) ms	α	218Ac	1−#
223Pa		91	132	223.023980(81)	5.3(3) ms	α	219Ac	9/2−
224Pa		91	133	224.0256173(81)	844(19) ms	α (99.9%)	220Ac	(5−)
225Pa		91	134	225.026148(88)	1.71(10) s	α	221Ac	5/2−#
226Pa		91	135	226.027948(12)	1.8(2) min	α (74%)	222Ac	1−#
						β+ (26%)	226Th
227Pa		91	136	227.0288036(78)	38.3(3) min	α (85%)	223Ac	(5/2−)
						ЕЗ (15%)	227Th
228Pa		91	137	228.0310508(47)	22(1) h	β+ (98.15%)	228Th	3+
						α (1.85%)	224Ac
229Pa		91	138	229.0320956(35)	1.55(4) d	ЕЗ (99.51%)	229Th	5/2+
						α (0.49%)	225Ac
229mPa		12.20(4) keV			420(30) ns	ИП	229Pa	3/2−
230Pa		91	139	230.0345397(33)	17.4(5) d	β+ (92.2%)	230Th	2−
						β− (7.8%)	230U
						α (0.0032%)	226Ac
231Pa	Protoactinium	91	140	231.0358825(19)	3.265(20)×104 y	α	227Ac	3/2−	1.0000[n 2]
						КР (1.34×10−10%)	207Tl 24Ne
						СЦ (<3×10−10%)	(различни)
						КР (9.9×10−13%)	208Pb 23F
232Pa		91	141	232.0385902(82)	1.32(2) d	β−	232U	(2−)
233Pa		91	142	233.0402465(14)	26.975(13) d	β−	233U	3/2−	Траги[n 3]
234Pa	Uranium Z	91	143	234.0433056(44)	6.70(5) h	β−	234U	4+	Траги[n 4]
						СЦ (3×10−10%)	(различни)
234mPa	Uranium X2 Brevium	79(3) keV			1.159(11) min	β− (99.84%)	234U	(0−)	Траги[n 4]
						ИП (0.16%)	234Pa
						СЦ (10−10%)	(различни)
235Pa		91	144	235.045399(15)	24.4(2) min	β−	235U	3/2−
236Pa		91	145	236.048668(15)	9.1(1) min	β−	236U	1(−)
						β−, SF (6×10−8%)	(различни)
237Pa		91	146	237.051023(14)	8.7(2) min	β−	237U	1/2+
238Pa		91	147	238.054637(17)	2.28(9) min	β−	238U	3−#
						β−, SF (2.6×10−6%)	(различни)
239Pa		91	148	239.05726(21)#	1.8(5) h	β−	239U	1/2+#
прегледај

1. ^mPa – Возбуден јадрен изомер.
2. ( ) – Неизвесноста (1σ) е дадена во концизен облик во загради по соодветните последни цифри.
3. # – Атомска маса означена со #: вредноста и неизвесноста не се само изведени само од опитни податоци, туку барем делумно од трендови од масената површина (TMS).
4. # – Вредностите означени со # не се само изведени од опитни податоци, туку барем делумно и од трендови во соседните нуклиди (TNN).
5. Облици на распад:

   CD:	Гроздест распад
   EC:	Електронски зафат
   IT:	Јадрен преод
   SF:	Спонтан распад

6. Задебелен закосен симбол како изведен – Изведениот производ е речиси производ.
7. ( ) спинова вредност – Означува спин со слаби зададени аргументи.

Актиноиди и производи за цепење

Актиниди и фисиони производи според полураспадот п р у
Актиниди[7] од распадна низа				Полураспад еднаш (a)	Фисиони производи на 235U со добивка[8]
4n	4n + 1	4n + 2	4n + 3		4,5–7%	0,04–1,25%	<0,001%
228Ra№				4–6 a		155Euþ
248Bk[9]				> 9 a
244Cmƒ	241Puƒ	250Cf	227Ac№	10–29 a	90Sr	85Kr	113mCdþ
232Uƒ		238Puƒ	243Cmƒ	29–97 a	137Cs	151Smþ	121mSn
	249Cfƒ	242mAmƒ		141–351 a	Нема фисиони производи со полураспад во опсегот од 100 a–210 ka ...
	241Amƒ		251Cfƒ[10]	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₡
				1,33 Ma	135Cs₡
	237Npƒ			1,61–6,5 Ma	93Zr	107Pd
236U			247Cmƒ	15–24 Ma		129I₡
244Pu				80 Ma	... ниту преку 15,7 Ma[11]
232Th№		238U№	235Uƒ№	0,7–14,1 Ga
₡,  има напречен пресек на топлотно неутронско фаќање во опсег од 8–50 барна ƒ,  цеплив материјал №,  првично природно радиоактивни материјали (NORM) þ,  затрување на реактор (напречен пресек на топлотно неутронско фаќање поголемо од 3к барна)

Протактиниум-230

Протактиниум-230 има 139 неутрони и полураспад од 17,4 денови. Поголемиот дел од времето (92%), тој е подложен на бета плус распаѓање до ²³⁰Th, со мала (8%) бета-минус гранка на распаѓање што води до ²³⁰U. Исто така, има многу редок (,003%) режим на алфа распаѓање што води до ²²⁶Ac. ^[12] Не се наоѓа во природата бидејќи неговиот полураспад е краток и не се наоѓа во ланците на распаѓање од ²³⁵U, ²³⁸U или ²³²Th. Има маса од 230,034541 u.

Протактиниум-230 е од интерес како прогенитор на ураниум-230, изотоп кој се смета за употреба во таргетирана алфа-честичка (ТАТ). Може да се произведе преку протонско или деутронско зрачење на природен ториум. ^[13]

Протактиниум-231

Предлошка:Thorium Cycle TransmutationПротактиниум-231 е најдолговечниот изотоп на протактиниум, со полураспад од 32.760 години. Во природата, се наоѓа во трагови како дел од актиниумскиот ланец, кој започнува со провобитниот изотоп ураниум-235; рамнотежната концентрација во ураниумската руда е 46,55 ²³¹Pa на милион ²³⁵U. Во јадрените реактори, тој е еден од ретките долготрајни радиоактивни актиноиди произведени како нуспроизвод на проектираниот циклус на гориво-ториум, како резултат на (n,2n) реакции каде брз неутрон отстранува неутрон од ²³²Th или ²³²U, а исто така може да биде уништен со неутронски зафат, иако ова е исто така низок пресек за реакцијата.

Раствор на протактиниум-231

енергија на врзување: 1759860 keVбета енергија на распаѓање: -382 keV

спин: 3/2−режим на распаѓање: алфа до ²²⁷ Ac, исто така и други

можни матични нуклиди: бета од ²³¹Th, EЗ од ²³¹U, алфа од ²³⁵Np.

Протактиниум-233

Протактиниум-233 е исто така дел од циклусот на гориво-ториум. Тоа е среден производ на бета-распад помеѓу ториум-233 (произведен од природен ториум-232 со неутронски зафат) и ураниум-233 (фисилно гориво на ториумскиот циклус). Некои дизајни на реактори со ториумски циклус се обидуваат да го заштитат Pa-233 од понатамошниот неутронски зафат кои произведуваат Pa-234 и U-234, кои не се корисни како гориво.

Протактиниум-234

Протактиниум-234 е член на ураниумскиот ланец со полураспад од 6,70 часа. Откриен е од Ото Хан во 1921 година.

Протактиниум-234м

Протактиниум-234m е член на ураниумскиот ланец со полураспад од 1,17 минути. Откриен е во 1913 година од страна на Казимиерс Фајанс и Освалд Хелмут Геринг, кои го нарекле бревиум поради неговиот краток полураспад. ^[14] Околу 99,8% од распаѓањата на ²³⁴Th го произведуваат овој изомер наместо основната состојба (t_1/2 = 6,70 часа). ^[14]

Белешки

1. Редоследот на основната состојба и изомерот е непознат.
2. Среден распаден производ на ²³⁵U
3. Среден распаден производ на ²³⁷Np
4. Среден распаден производ на ²³⁸U