Protaktinium

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání

Pr

Pa

ThoriumProtaktiniumUran

[Rn] 5f2 6d1 7s2

213 Pa
91
↓Periodická tabulka prvků↓
Obecné
Název (lat.), značka, číslo Protaktinium (Protactinium), Pa , 91
Registrační číslo CAS 7440-13-3
Umístění v PSP n/a skupina,

7. perioda, blok f

Char. skupina Aktinoidy
Hmotnostní zlomekzem. kůře 1×10-6 ppm
Konc. v mořské vodě mg/l
Počet přírodních izotopů
Vzhled stříbrný kov
atom protaktinia
[[Soubor:{{{spektrum}}}|255px|Emisní spektrum]]
Atomové vlastnosti
Rel. at. hmotnost (231,035 9) u
Atomový poloměr pm
Kovalentní poloměr 161 pm
van der Waalsův poloměr pm
Elektronová konfigurace [Rn] 5f2 6d1 7s2
Elektronů v hladinách 2, 8, 18, 32, 20, 9, 2
Oxidační číslo II, III, IV, V
Fyzikální vlastnosti
Skupenství pevné
Krystalová struktura α - modifikace
čtverečná tělesně centrovaná
a= 388,9 pm
c= 341,7 pm
β - modifikace
krychlová
a= 381 pm
Hustota 15,374 g/cm3 (mod. α, 20 °C)
13,87 g/cm3 (mod. β)
Kritická hustota {{{kritická hustota}}} g cm−3
Tvrdost {{{tvrdost}}} (Mohsova stupnice)
Magnetické chování paramagnetický
Měrná magnetická susceptibilita {{{magnetická susceptibilita}}}
Teplota tání přibližně 1 600 °C (1 873 K)
Teplota varu přibližně 3 300 °C (3 573 K)
Kritická teplota {{{kritická teplota c}}} °C ({{{kritická teplota k}}} K)
Teplota trojného bodu {{{teplota trojného bodu c}}} °C ({{{teplota trojného bodu k}}} K)
Teplota přechodu do supravodivého stavu 1,5 K
Teplota změny krystalové modifikace 1 170 °C (α → β)
Tlak trojného bodu {{{tlak trojného bodu}}} kPa
Kritický tlak {{{kritický tlak}}} kPa
Molární objem 15,18 · 10−6 m3/mol
Dynamický viskozitní koeficient {{{dynamický viskozitní koef.}}}
Kinematický viskozitní koeficient {{{kinematický viskozitní koef.}}}
Tlak nasycené páry {{{tlak nasycené páry}}}
Rychlost zvuku {{{rychlost zvuku}}} m/s
Index lomu {{{index lomu}}}
Relativní permitivita {{{relativní permitivita}}}
Elektrická vodivost 5,56×106 S·m−1
Měrný elektrický odpor 177×10-9 Ωm
Teplotní součinitel el. odporu {{{součinitel elektrického odporu}}}
Tepelná vodivost 47 W·m−1·K−1
Povrchové napětí {{{povrchové napětí}}}
Termodynamické vlastnosti
Skupenské teplo tání {{{skup. teplo tání}}}
Specifické teplo tání 14,65 kJ/mol
Skupenské teplo varu {{{skup. teplo varu}}}
Specifické teplo varu 460,5 kJ/mol
Molární atomizační entalpie 607,2 kJ/mol
Entalpie fázové přeměny modifikace {{{entalpie fázové přeměny modifikace}}}
absolutní entropie 51,9 J K-1 mol-1
Měrná tepelná kapacita 0,121 J/g (25 °C)
0,099 J/g (plyn)
Molární tepelná kapacita {{{molární tepelná kapacita}}}
Spalné teplo na m³ {{{spalné teplo na m3}}}
Spalné teplo na kg {{{spalné teplo na kg}}}
Různé
Van der Waalsovy konstanty {{{van der Waalsovy konstanty}}}
Teplotní součinitel délkové roztažnosti 99×10-7 (mod. α)
Redoxní potenciál {{{elektrodový potenciál}}} V
Elektronegativita 1,5 (Paulingova stupnice)
Ionizační energie první 5,60 eV
druhá 11,3 eV
třetí 20,5 eV
čtvrtá 36,4 eV
Iontový poloměr (Pa3+) 106 pm
(Pa4+) 91 pm
(Pa5+) 88 pm
Bezpečnost


R-věty {{{R-věty}}}
S-věty {{{S-věty}}}
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP.

Protaktinium, chemická značka Pa, (lat. Protactinium) je třetím členem z řady aktinoidů, radioaktivní kovový prvek.

Základní fyzikálně-chemické vlastnosti[editovat | editovat zdroj]

Protaktinium je radioaktivní kovový prvek stříbřitě bílé barvy, která se působením vzdušného kyslíku mění na šedavou. Hlavní izotop protaktinia 231Pa je α-zářič.

Ve sloučeninách se vyskytuje v mocenství od Pa+3 po Pa+5, přičemž nejstálejší jsou sloučeniny s oxidačním číslem Pa+5, které se svým chemickým chováním podobají tantalu nebo niobu.

Čistý kov lze připravit redukcí fluoridu protaktiničného kovovým baryem při teplotě kolem 1400 °C.

Historie objevu[editovat | editovat zdroj]

Jako první identifikovali protaktinium (izotop 234Pa s poločasem rozpadu 1,17 minuty) Kasimir Fajans a O. H. Göhring jako produkt rozpadu uranu 238U. Pojmenovali jej brevium podle krátké doby života (latinsky brevis – krátký).

Za objevitele protaktinia jsou však obvykle označováni Otto Hahn a Lise Meitner z Německa a Frederick Soddy a John Cranston z Velké Británie, kteří roku 1918 nezávisle na sobě oznámili objev izotopu 231Pa s mnohem delším poločasem rozpadu. Jméno prvku bylo změněno na protaktinium v roce 1949.

Výskyt, izotopy a využití[editovat | editovat zdroj]

V zemské kůře se můžeme setkat pouze s velmi nízkými obsahy izotopu 231Pa, který je produktem radioaktivního rozpadu uranu. Poločas rozpadu tohoto izotopu je 32 760 let a proto i v nejbohatších uranových rudách nacházíme protaktinium v množství maximálně 1–3 ppm (mg/kg).

Z dalších izotopů stojí za zmínku např. 230Pa s poločasem rozpadu 17,4 dne nebo 233Pa s poločasem 26,975 dnů. Celkově je známo 30 izotopů protaktinia:

Izotop Poločas rozpadu Druh rozpadu Produkt rozpadu
212Pa 5,1 ms α 208Ac
213Pa 5,3 ms α 209Ac
214Pa 17 ms α 210Ac
215Pa 14 ms α 211Ac
216Pa 150 ms α (98 %)/ ε (2 %) 212Ac/ 216Th
217Pa 3,6 ms α 213Ac
218Pa 113 μs α 214Ac
219Pa 53 ns α 215Ac
220Pa 0,78 μs α (100,00 %)/ ε (3,0* 10-7 %) 216Ac/ 220Th
221Pa 5,9 μs α 217Ac
222Pa 2,9 ms α 218Ac
223Pa 5,1 ms α 219Ac
224Pa 850 ms α 220Ac
225Pa 1,7 s α 221Ac
226Pa 1,8 min α (74 %)/ ε (26 %) 222Ac/ 226Th
227Pa 38,3 min α (85 %)/ ε (15 %) 223Ac/ 227Th
228Pa 22,4 h α (98,15 %)/ ε (1,85 %) 224Ac/ 228Th
229Pa 1,5 d ε (99,52 %)/ α (0,48 %) 229Th/ 225Ac
230Pa 17,4 d ε (92,20 %)/ β- (7,80 %)/ α (3,2* 10-3 %) 230Th/ 230U/ 226Ac
231Pa 32 760 r α 227Ac
232Pa 1,32 d β- 232U
233Pa 26,975 d β- 233U
234Pa 6,70 h β- 234U
235Pa 24,44 min β- 235U
236Pa 9,1 min β- 236U
237Pa 8,7 min β- 237U
238Pa 2,27 min β- 238U
239Pa 1,8 h β- 239U
240Pa  ? β- 240U
241Pa  ?  ?  ?

První izolace oxidu protaktinia Pa2O5 byla uskutečněna roku 1927, kdy Aristid V. Grosse připravil přibližně 2 mg látky. Elementární kov byl získán roku 1934 termickým rozkladem jodidu protaktinia na elektricky zahřívaném kovovém vlákně ve vakuu:

2 PaI5 → 2 Pa + 5 I2

Největší množství čistého prvku bylo připraveno v roce 1961 pod patronací Úřadu pro atomovou energii Velké Británie. Bylo přitom zpracováváno asi 60 tun kalů zbylých po extrakci uranu z konžských rud. Separační proces sestával z dvanácti kroků (loužení kyselinami, kapalinová extrakce, separace na ionexech atd.) a výsledkem bylo 125 g kovového protaktinia o čistotě 99,9 %.

Uvádí se, že náklady na tento proces se pohybovaly kolem půl milionu amerických dolarů a získané množství protaktinia dodnes uspokojuje celosvětovou poptávku po tomto prvku. To jasně ukazuje i na to, že praktický význam protaktinia je zanedbatelný a jeho vyžití se omezuje pouze na speciální vědecké experimenty.

Budoucí význam protaktinia a především izotopů 233Pa a 234Pa záleží na rozšíření solných reaktorů. Z 233Pa vznikajícího záchytem neutronu jádrem thoria 232Th se jeho rozpadem získává izotop uranu 233U, který je perspektivní náhradou 235U.

Literatura[editovat | editovat zdroj]

  • Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
  • Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
  • Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
  • N. N. Greenwood – A. Earnshaw, Chemie prvků II. 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9
  • VOHLÍDAL, Jiří; ŠTULÍK, Karel; JULÁK, Alois. Chemické a analytické tabulky. 1. vyd. Praha : Grada Publishing, 1999. ISBN 80-7169-855-5.  

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]

Logo Wikimedia Commons
Wikimedia Commons nabízí obrázky, zvuky či videa k tématu



Periodická tabulka chemických prvků
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
H (přehled) He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
 
*Lanthanoidy  La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
**Aktinoidy  Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
 
Skupiny prvků: Kovy · Nekovy · Polokovy | Blok s · Blok p · Blok d · Blok f