Protactinio

Torio ← Protactinio → Uranio
; 91	Pa
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Información general
Nombre, símbolo, número	Protactinio, Pa, 91
Serie química	Actínidos
Grupo, período, bloque	-, 7, f
Masa atómica	231.03588 u
Configuración electrónica	[Rn]7s25f26d1
Electrones por nivel	2, 8, 18, 32, 20, 9, 2 (imagen)
Propiedades atómicas
Radio medio	180 pm
Electronegatividad	1,5 (escala de Pauling)
Radio atómico (calc)	163 pm (radio de Bohr)
Radio covalente	200 pm
Estado(s) de oxidación	2, 3, 4, 5 (base débil)
1.ª energía de ionización	568 kJ/mol
Propiedades físicas
Densidad	15370 kg/m3
Punto de fusión	2113 K (1840 °C)
Punto de ebullición	4300 K (4027 °C)
Entalpía de vaporización	470 kJ/mol
Entalpía de fusión	15 kJ/mol
Presión de vapor	5,1 × 10-5 Pa a 2200 K
Varios
Estructura cristalina	Tetragonal
Calor específico	120 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica	5,29 × 106 m-1 S/m
Conductividad térmica	47 W/(K·m)
Isótopos más estables
	Artículo principal: Isótopos del protactinio
MeV
	Valores en el SI y condiciones normales de presión y temperatura, salvo que se indique lo contrario.

El protactinio es un elemento químico de la tabla periódica cuyo símbolo es Pa y su número atómico es 91.

Características notables

El protactinio es un elemento metálico plateado que pertenece al grupo de los actínidos, que presenta un brillo metálico intenso.

Es superconductor por debajo de 1.4 K.[1]

Aplicaciones

Debido a su escasez, alta radioactividad y toxicidad, actualmente no existen usos para el protactinio fuera de la investigación científica básica.

El protactinio-231 (que se forma por la desintegración alfa del uranio-235 seguido de una desintegración beta del torio-231) podría quizás mantener una reacción nuclear en cadena y, en principio, podría ser usado para construir una bomba nuclear. La masa crítica, según Walter Seifritz, es 750±180 kg. Otros autores concluyen que no es posible una reacción en cadena usando ²³¹Pa.

Historia

Dimitri Ivánovic Mendeléiev predijo en 1871 que debería existir un elemento con número atómico igual a 91 y que aparecería en la tabla periódica entre el torio y el uranio. En 1900 William Crookes aisló el protactinio como un material radiactivo formado a partir del uranio, pero que no consiguió identificarlo.[2]

El protactinio fue identificado por primera vez en 1913 cuando Kasimir Fajans y O.H. Göhring encontraron el isótopo de corta vida ^234mPa, con una vida media de, en torno, 1,17 minutos, durante sus estudios de la cadena de decaimiento del ²³⁸U. Dieron al nuevo elemento el nombre de Brevium (latín: brevis, es decir, breve). El nombre se cambió a Protoactinium (progenitor del actinio) en 1918 cuando dos grupos de científicos (Otto Hahn y Lise Meitner de Alemania, y Frederick Soddy y John Cranston del Reino Unido) descubrieron de manera independiente el ²³¹Pa, y acortaron el nombre a protactinium (en español, protoactinio) en 1949.

Aristid V. Grosse preparó 2 mg de Pa₂O₅ en 1927, y más tarde consiguió aislar protactinio por primera vez en 1934 de 0,1 mg de Pa₂O₅, convirtiendo primero el óxido en un ioduro y después rompiéndolo a alto vacío usando un filamento calentado mediante una corriente eléctrica produciendo la reacción 2PaI₅ → 2Pa + 5I₂ (proceso Van Arkel-De Boer).

En 1961, la Autoridad de la energía atómica del Reino Unido fue capaz de producir 125 g de protactinio puro al 99,9% procesando 60 toneladas de material de desecho en un proceso de 12 etapas con un gasto de 500.000 $. Esta fue la única fuente de este elemento durante muchos años y se dice que fue vendido a los laboratorios a un coste de 2800 $/g en los años sucesivos.

Abundancia y obtención

El protactinio natural se produce por la desintegración radiactiva del uranio y el torio, por tanto se encuentra en todos sus minerales, siendo su concentración proporcional al porcentaje de dichos elementos. En la pechblenda se halla en una cantidad de aproximadamente una parte de ²³¹Pa en 10 millones de mena (es decir, 0,1 ppm). Algunas minas de la República Democrática del Congo llegan a tener en torno a 3 ppm.

Compuestos

Compuestos conocidos del protactinio:

Fluoruros
- PaF₄
- PaF₅
Cloruros
- PaCl₄
- PaCl₅
Bromuros
- PaBr₄
- PaBr₅
Ioduros
- PaI₃
- PaI₄
- PaI₅
Óxidos
- PaO
- PaO₂
- Pa₂O₅

Isótopos

Se han caracterizado 29 radioisótopos del protactinio siendo los más estables el ²³¹Pa, con una vida media de 32.760 años; el ²³³Pa, con una vida media de 26,967 días; y el ²³⁰Pa con una vida media de 17,4 días. El resto de isótopos radiactivos tienen vidas medias inferiores a 1,6 días y la mayoría tienen vidas medias menores de 1,8 segundos. Este elemento también tiene dos metaestados, ^217mPa (vida media de 1,15 milisegundos) y ^234mPa (vida media de 1,17 minutos).

El modo de desintegración primario del isótopo más estable ²³¹Pa y de aquellos más ligeros es la desintegración alfa mientras que para los isótopos más pesados es la desintegración beta. Los productos primarios de la desintegración de los isótopos más ligeros (²³¹Pa o más ligeros) son isótopos del actinio (Ac) mientras que los isótopos más pesados producen isótopos del uranio (U).

Precauciones

El protactinio es tóxico y altamente radiactivo. Por este motivo, requiere precauciones similares a las usadas cuando se maneja plutonio.

Referencias

Fowler, R. D. et al. (1965). «Superconductivity of Protactinium». Phys. Rev. Lett. 15 (22): 860. Bibcode:1965PhRvL..15..860F. doi:10.1103/PhysRevLett.15.860.
Emsley, John (2001). Nature's Building Blocks ((Hardcover, First Edition) edición). Oxford University Press. pp. page 347. ISBN 0-19-850340-7.

Enlaces externos

Datos: Q1109
Multimedia: Protactinium

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[1] Fowler, R. D. et al. (1965). «Superconductivity of Protactinium». Phys. Rev. Lett. 15 (22): 860. Bibcode:1965PhRvL..15..860F. doi:10.1103/PhysRevLett.15.860.

[2] Emsley, John (2001). Nature's Building Blocks ((Hardcover, First Edition) edición). Oxford University Press. pp. page 347. ISBN 0-19-850340-7.