Cesko.wiki Protaktinium
Author
Albert FloresProtaktinium (chemická značka Pa) je třetím členem z řady aktinoidů, radioaktivní kovový prvek.
Základní fyzikálně-chemické vlastnosti
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 sloučeninám tantalu nebo niobu.
Čistý kov lze připravit redukcí fluoridu protaktiničného kovovým baryem při teplotě kolem 1400 °C.
Historie
Jako první identifikovali protaktinium (izotop 234Pa s poločasem rozpadu 1,17 minuty) Kasimir Fajans a +more_Göhring'>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
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 přeměny | Druh rozpadu | Produkt rozpadu |
|---|---|---|---|
| 211Pa | >300 ns | α | 207Ac |
| 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 | 846 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 | ε (98,15 %)/ α (1,85 %) | 228Th / 224Ac |
| 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 (100 %) / SF (−10) | 227Ac / různé |
| 232Pa | 1,32 d | β− / ε | 232U / 232Th |
| 233Pa | 26,975 d | β− | 233U |
| 234Pa | 6,70 h | β− | 234U |
| 235Pa | 24,4 min | β− | 235U |
| 236Pa | 9,1 min | β− | 236U |
| 237Pa | 8,7 min | β− | 237U |
| 238Pa | 2,28 min | β− | 238U |
| 239Pa | 1,8 h | β− | 239U |
| 240Pa | ? | β− | 240U |
První izolace oxidu protaktinia Pa2O5 byla uskutečněna roku 1927, kdy Aristid V. +more 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. +more 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.
Odkazy
Literatura
Cotton F. A. +more, 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.