Protoattinio

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Protoattinio
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico protoattinio, Pa, 91
Serie attinidi
Gruppo, periodo, blocco --, 7, f
Densità 15370 kg/m3
Durezza n.d.
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Proprietà atomiche
Peso atomico 231,03588 amu
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 1841 K (1568 °C)
Punto di ebollizione 4300 K (4027 °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 2200 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 ohm
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. Il suo simbolo è Pa.

Caratteristiche[modifica | modifica sorgente]

Il protoattinio è un metallo argenteo che appartiene al gruppo degli attinidi. Ha un aspetto lucente che resiste per qualche tempo in caso di esposizione all'aria. Diventa superconduttivo a temperature inferiori a 1,4 K.

Non riveste alcun ruolo biologico noto.

Applicazioni[modifica | modifica sorgente]

Per via della sua scarsità, nonché della sua tossicità, il protoattinio non ha applicazioni diverse dalla ricerca scientifica.

Storia[modifica | modifica sorgente]

Il protoattinio fu osservato per la prima volta nel 1913 da Kasimir Fajans e O. H. Göhring, che individuarono l'isotopo instabile 234mPa (emivita: 1,17 minuti) nella catena di decadimenti di 238U. Gli diedero il nome di brevio (dal latino brevis, "breve").

Il nome cambiò nell'attuale protoattinio nel 1918 quando due gruppi di scienziati – i tedeschi Otto Hahn e Lise Meitner e qualche tempo dopo i britannici Frederick Soddy e John Cranston – giunsero indipendentemente alla scoperta di 231Pa. - Nel 1949 la IUPAC chiamò definitivamente protoattinio e confermò Otto Hahn e Lise Meitner come scopritori.

Aristid V. Grosse, un assistente di Hahn, riuscì a preparare due milligrammi di Pa2O5 nel 1927 e, sette anni dopo a isolare il protoattinio metallico attraverso conversione dell'ossido in ioduro seguita dalla sua decomposizione termica in alto vuoto su un filamento elettrico (processo van Arkel-de Boer), secondo la reazione

2 PaI5 → 2 Pa + 5 I2

Nel 1961 l'ente nazionale britannico per l'energia nucleare produsse 125 grammi di protoattinio puro al 99,9% lavorando 60 tonnellate di scorie nucleari tramite un processo di purificazione a 12 stadi. Questa ne è rimasta l'unica produzione mondiale per anni. Il protoattinio è stato venduto ai laboratori di ricerca negli anni successivi ad un prezzo di circa 2800 dollari USA al grammo.

Disponibilità[modifica | modifica sorgente]

Il protoattinio è presente in tracce nella pechblenda come 231Pa con un tenore di circa 0,1 ppm. Alcuni minerali trovati nello Zaire ne contengono fino a circa 3 ppm.

Composti[modifica | modifica sorgente]

Tra i composti noti del protoattinio si annoverano due fluoruri (PaF4 e PaF5) due cloruri (PaCl4 e PaCl5) due bromuri (PaBr4 e PaBr5) tre ioduri (PaI3, PaI4 e PaI5) e tre ossidi (PaO, PaO2 e Pa2O5).

Isotopi[modifica | modifica sorgente]

Sono noti 29 isotopi radioattivi del protoattinio, di cui il più stabile è 231Pa con un'emivita di 32760 anni; seguono 233Pa (26,967 giorni) e 230Pa (17,4 giorni). Tutti gli altri isotopi hanno emivite inferiori a 1,6 giorni e la maggior parte di essi inferiore a 1,8 secondi. Sono noti anche due metastati, 217mPa (emivita 1,15 millisecondi) e 234mPa (1,7 minuti).

La principale modalità di decadimento degli isotopi più leggeri di 231Pa è il decadimento alfa in isotopi dell'attinio; gli isotopi più pesanti decadono preferenzialmente con un decadimento beta in isotopi di uranio.

Precauzioni[modifica | modifica sorgente]

Il protoattinio è tossico e altamente radioattivo; richiede le stesse precauzioni adottate per la manipolazione del plutonio.

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

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