Прејди на содржината

Изотопи на протактиниумот

Проверена
Од Википедија — слободната енциклопедија
Протактиниум  (91Pa)
Општи својства
Име и симболпротактиниум (Pa)
Изгледсјајна металик сребрена
Протактиниумот во периодниот систем
Водород (двоатомски неметал)
Хелиум (благороден гас)
Литиум (алкален метал)
Берилиум (земноалкален метал)
Бор (металоид)
Јаглерод (повеќеатомски неметал)
Азот (двоатомски неметал)
Кислород (двоатомски неметал)
Флуор (двоатомски неметал)
Неон (благороден гас)
Натриум (алкален метал)
Магнезиум (земноалкален метал)
Алуминиум (слаб метал)
Силициум (металоид)
Фосфор (повеќеатомски неметал)
Сулфур (повеќеатомски неметал)
Хлор (двоатомски неметал)
Аргон (благороден гас)
Калиум (алкален метал)
Калциум (земноалкален метал)
Скандиум (преоден метал)
Титан (преоден метал)
Ванадиум (преоден метал)
Хром (преоден метал)
Манган (преоден метал)
Железо (преоден метал)
Кобалт (преоден метал)
Никел (преоден метал)
Бакар (преоден метал)
Цинк (преоден метал)
Галиум (слаб метал)
Германиум (металоид)
Арсен (металоид)
Селен (повеќеатомски неметал)
Бром (двоатомски неметал)
Криптон (благороден гас)
Рубидиум (алкален метал)
Стронциум (земноалкален метал)
Итриум (преоден метал)
Циркониум (преоден метал)
Ниобиум (преоден метал)
Молибден (преоден метал)
Технециум (преоден метал)
Рутениум (преоден метал)
Родиум (преоден метал)
Паладиум (преоден метал)
Сребро (преоден метал)
Кадмиум (преоден метал)
Индиум (слаб метал)
Калај (слаб метал)
Антимон (металоид)
Телур (металоид)
Јод (двоатомски неметал)
Ксенон (благороден гас)
Цезиум (алкален метал)
Бариум (земноалкален метал)
Лантан (лантаноид)
Цериум (лантаноид)
Празеодиум (лантаноид)
Неодиум (лантаноид)
Прометиум (лантаноид)
Самариум (лантаноид)
Европиум (лантаноид)
Гадолиниум (лантаноид)
Тербиум (лантаноид)
Диспрозиум (лантаноид)
Холмиум (лантаноид)
Ербиум (лантаноид)
Тулиум (лантаноид)
Итербиум (лантаноид)
Лутециум (лантаноид)
Хафниум (преоден метал)
Тантал (преоден метал)
Волфрам (преоден метал)
Рениум (преоден метал)
Осмиум (преоден метал)
Иридиум (преоден метал)
Платина (преоден метал)
Злато (преоден метал)
Жива (преоден метал)
Талиум (слаб метал)
Олово (слаб метал)
Бизмут (слаб метал)
Полониум (слаб метал)
Астат (металоид)
Радон (благороден гас)
Франциум (алкален метал)
Радиум (земноалкален метал)
Актиниум (актиноид)
Ториум (актиноид)
Протактиниум (актиноид)
Ураниум (актиноид)
Нептуниум (актиноид)
Плутониум (актиноид)
Америциум (актиноид)
Кириум (актиноид)
Берклиум (актиноид)
Калифорниум (актиноид)
Ајнштајниум (актиноид)
Фермиум (актиноид)
Менделевиум (актиноид)
Нобелиум (актиноид)
Лоренциум (актиноид)
Радерфордиум (преоден метал)
Дубниум (преоден метал)
Сиборгиум (преоден метал)
Бориум (преоден метал)
Хасиум (преоден метал)
Мајтнериум (непознати хемиски својства)
Дармштатиум (непознати хемиски својства)
Рендгениум (непознати хемиски својства)
Копернициум (преоден метал)
Нихониум (непознати хемиски својства)
Флеровиум (слаб метал)
Московиум (непознати хемиски својства)
Ливермориум (непознати хемиски својства)
Тенесин (непознати хемиски својства)
Оганесон (непознати хемиски својства)
Pr

Pa

(Uqt)
ториумпротактиниумураниум
Атомски број91
Стандардна атомска тежина (±) (Ar)231,03588(2)[1]
Категорија  актиноид
Група и блокгрупа б.б., f-блок
ПериодаVII периода
Електронска конфигурација[Rn] 5f2 6d1 7s2
по обвивка
2, 8, 18, 32, 20, 9, 2
Физички својства
Фазацврста
Точка на топење1.841 K ​(1.568 °C)
Точка на вриење4.300 K ​(4.027 °C) (?)
Густина близу с.т.15,37 г/см3
Топлина на топење12,34 kJ/mol
Топлина на испарување481 kJ/mol
Атомски својства
Оксидациони степени2, 3, 4, 5 ​(слаб базичен окисид)
ЕлектронегативностПолингова скала: 1,5
Енергии на јонизацијаI: 568 kJ/mol
Атомски полупречникемпириски: 163 пм
Ковалентен полупречник200 пм
Color lines in a spectral range
Спектрални линии на протактиниум
Разни податоци
Кристална структурачетириаголна[2]
Кристалната структура на протактиниумот
Топлинско ширење~9,9 µм/(m·K)[3] (at с.т.)
Топлинска спроводливост47 W/(m·K)
Електрична отпорност177 nΩ·m (при 0 °C)
Магнетно подредувањепарамагнетно[4]
CAS-број7440-13-3
Историја
ПредвиделДмитри Менделеев (1869)
Откриен и првпат издвоенВилијам Крукс (1900)
Именуван одОто 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
| наводи | Википодатоци

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

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 (t1/2 1,15 милисекунди), 220m1Pa (t1/2 = 308 наносекунди), 220m2 Pa (t1/2 = 69 наносекунди), 229mPa (t1/2 = 420 наносекунди) и 234m Pa (t1/2 = 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

[уреди | уреди извор]
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. 4,0 4,1 # – 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

[уреди | уреди извор]
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

Протактиниум-230

[уреди | уреди извор]

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

[уреди | уреди извор]

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, од 231U, алфа од 235Np.

Протактиниум-233

[уреди | уреди извор]

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

[уреди | уреди извор]

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

Протактиниум-234м

[уреди | уреди извор]

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 (t1/2 = 6,70 часа). [14]

  1. Редоследот на основната состојба и изомерот е непознат.
  2. Среден распаден производ на 235U
  3. Среден распаден производ на 237Np
  4. 4,0 4,1 Среден распаден производ на 238U
  1. Standard Atomic Weights 2013. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights
  2. Donohue, J. (1959). „On the crystal structure of protactinium metal“. Acta Crystallographica. 12 (9): 697. doi:10.1107/S0365110X59002031.
  3. http://www.owlnet.rice.edu/~msci301/ThermalExpansion.pdf
  4. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  5. Half-life, decay mode, nuclear spin, and isotopic composition is sourced in:
    Kondev, F. G.; Wang, M.; Huang, W. J.; Naimi, S.; Audi, G. (2021). „The NUBASE2020 evaluation of nuclear properties“ (PDF). Chinese Physics C. 45 (3): 030001. doi:10.1088/1674-1137/abddae.
  6. Wang, Meng; Huang, W.J.; Kondev, F.G.; Audi, G.; Naimi, S. (2021). „The AME 2020 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs and references*“. Chinese Physics C. 45 (3): 030003. doi:10.1088/1674-1137/abddaf.
  7. Плус радиум (елемент 88). Иако всушност е подактинид, тој веднаш му претходи на актиниумот (89) и следи јазот на нестабилност од три елементи по полониум (84) каде што ниту еден изотоп нема полураспад од најмалку четири години (најдолговечниот изотоп во јазот е радон-222 со полураспад од четири дена). Најдолговечниот изотоп на радиум, со 1.600 години, заслужува елементот да биде вклучен овде.
  8. Конкретно од термална неутронска фисија на ураниум-235, на пр. во типичен нуклеарен реактор.
  9. Milsted, J.; Friedman, A. M.; Stevens, C. M. (1965). „The alpha half-life of berkelium-247; a new long-lived isomer of berkelium-248“. Nuclear Physics. 71 (2): 299. Bibcode:1965NucPh..71..299M. doi:10.1016/0029-5582(65)90719-4.
    „Изотопските анализи откриле низа со маса 248 во постојано изобилство во три примероци анализирани во период од околу 10 месеци. Ова му се припишало на изомер од Bk248 со полураспад поголем од 9 [години]. Не е откриен раст на Cf248, а долната граница за β полураспадот може да се постави на околу 104 [години]. Не е откриена алфа активност што му се припишува на новиот изомер; алфа полураспадот е веројатно поголем од 300 [години]“
  10. Ова е најтешкиот изотоп со полураспад од најмалку четири години пред "морето на нестабилност".
  11. Со исклучок на оние „класично стабилни“ изотопи со полураспад значително поголем од 232Th; на пр., додека 113mCd има полураспад од само четиринаесет години, 113Cd е осум квадрилиони години.
  12. Audi, G.; Kondev, F. G.; Wang, M.; Huang, W. J.; Naimi, S. (2017). „The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties“ (PDF). Chinese Physics C. 41 (3): 030001. Bibcode:2017ChPhC..41c0001A. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001.
  13. Mastren, T.; Stein, B.W.; Parker, T.G.; Radchenko, V.; Copping, R.; Owens, A.; Wyant, L.E.; Brugh, M.; Kozimor, S.A. (2018). „Separation of protactinium employing sulfur-based extraction chromatographic resins“. Analytical Chemistry. 90 (11): 7012–7017. doi:10.1021/acs.analchem.8b01380. ISSN 0003-2700. OSTI 1440455. PMID 29757620.
  14. 14,0 14,1 „Human Health Fact Sheet - Protactinium“ (PDF). Argonne National Laboratory (ANL). November 2001. Посетено на 17 October 2023.