Protoattinio

Protoattinio
91 Pa                                                                                                                                                                                                                                               torio ← protoattinio → uranio
Linea spettrale
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico	protoattinio, Pa, 91
Serie	attinidi
Gruppo, periodo, blocco	—, 7, f
Densità	15 370 kg/m³
Configurazione elettronica
Termine spettroscopico	4K11/2
Proprietà atomiche
Peso atomico	231,03588
Raggio atomico (calc.)	163 pm
Raggio covalente	200 pm
Configurazione elettronica	[Rn]7s26d15f2
e− per livello energetico	2, 8, 18, 32, 20, 9, 2
Stati di ossidazione	5 (debolmente basico)
Struttura cristallina	ortorombica
Proprietà fisiche
Stato della materia	solido
Punto di fusione	1 841 K (1 568 °C)
Punto di ebollizione	4 300 K (4 030 °C)
Volume molare	1,518×10−5 m³/mol
Entalpia di vaporizzazione	481 kJ/mol
Calore di fusione	12,34 kJ/mol
Tensione di vapore	5,1×10−5 Pa a 2 200 K
Altre proprietà
Numero CAS	7440-13-3
Elettronegatività	1,5 (scala di Pauling)
Calore specifico	120 J/(kg·K)
Conducibilità elettrica	5,29×106/m·Ω
Conducibilità termica	47 W/(m·K)
Energia di prima ionizzazione	568 kJ/mol
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP 229Pa sintetico 1,4 giorni α 5,58 225Ac 230Pa sintetico 17,4 giorni ε β− 1,310 0,563 230Th 230U 231Pa 100% 32760 anni α 5,149 227Ac 233Pa sintetico 26,967 giorni β− 0,571 233U 234Pa sintetico 6,75 ore β− 0,23 234U
iso: isotopo NA: abbondanza in natura TD: tempo di dimezzamento DM: modalità di decadimento DE: energia di decadimento in MeV DP: prodotto del decadimento

Il protoattinio è l'elemento chimico di numero atomico 91 e il suo simbolo è Pa. È un metallo denso, di colore grigio-argenteo che reagisce facilmente con l'ossigeno, con il vapore acqueo e con gli acidi inorganici. Forma vari composti chimici in cui è di solito presente nello stato di ossidazione +5, ma può anche assumere stati +4, +2 o +3. Le concentrazioni medie di protoattinio nella crosta terrestre sono tipicamente dell'ordine di poche parti per bilione, ma può raggiungere fino a poche parti per milione in alcuni depositi di uraninite. A causa della sua scarsità, della alta radioattività e dell'elevata tossicità, attualmente non vi sono applicazioni al di fuori della ricerca scientifica, e per questo scopo gran parte del minerale viene estratto da combustibile nucleare esaurito.

Il protoattinio è stato identificato nel 1913 da Kasimir Fajans e Oswald Helmuth Göhring che lo chiamarono Brevium per via della sua breve emivita dell'isotopo specifico studiato, cioè il protoattinio-234. Un isotopo più stabile (²³¹Pa) è stato scoperto nel 1917/18 da Otto Hahn e Lise Meitner, che scelsero il nome di proto-attinio, tuttavia in seguito lo IUPAC decise il nome di protoattinio nel 1949 e confermarono Hahn e Meitner come scopritori. Il nuovo nome significa "madre di attinio" e riflette il fatto che l'attinio è un prodotto del decadimento radioattivo di protoattinio.

Il più abbondante (circa il 100%) e il più duraturo tra gli isotopi naturali del protoattinio, il protoattinio-231, ha un tempo di dimezzamento di 32.760 anni ed è un prodotto del decadimento dell'uranio-235. Molte tracce più piccole dell'isomero nucleare protoattinio-234m di breve durata si riscontrano nella catena del decadimento dell'uranio-238. Il protoattinio-233 risulta dal decadimento del torio-233 come parte della catena di eventi per produrre l'uranio-233 per irraggiamento neutronico del torio-232. Si tratta di un prodotto intermedio indesiderato nei reattori nucleari basati sul torio e pertanto rimosso dalla zona attiva del reattore durante il processo di riproduzione.