Protoattinio

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Protoattinio
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico protoattinio, Pa, 91
Serie attinidi
Gruppo, periodo, blocco —, 7, f
Densità 15 370 kg/m³
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Proprietà atomiche
Peso atomico 231,03588 u
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 (4 027 °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. Il suo simbolo è Pa.

Caratteristiche[modifica | modifica wikitesto]

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 wikitesto]

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

Storia[modifica | modifica wikitesto]

Il protoattinio fu osservato per la prima volta nel 1913 da Kasimir Fajans e Oswald Helmuth Göhring che individuarono l'isotopo instabile 234mPa (con un'emivita di 1,17 minuti) nella catena di decadimenti dell'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 2 800 $ al grammo.

Disponibilità[modifica | modifica wikitesto]

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 wikitesto]

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 wikitesto]

Sono noti 29 isotopi radioattivi del protoattinio, di cui il più stabile è 231Pa con un'emivita di 32 760 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 di 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 wikitesto]

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

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

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