Pa 91

Protactinium (Pa)

actinide
주기: 7 블록: f

Solid

표준 원자량

231.03588 u

전자 배치

[Rn] 7s2 5f2 6d1

녹는점

1571.85 °C

끓는점

해당 없음

밀도

1.537e+4 kg/m³

산화 상태

+2, +3, +4, +5

전기 음성도(Pauling)

1.5

제1 이온화 에너지

5.89 eV

발견 연도

1913

원자 반지름

180 pm

상세 정보

이름의 유래 Greek: proto and actinium (parent of actinium); it forms actinium when it radioactively decays.
발견 국가 England/France
발견자 Fredrich Soddy, John Cranston, Otto Hahn, Lise Meitner

Protactinium is a dense, silvery actinide metal with atomic number 91. It lies between thorium and uranium and is chemically notable for the stability of the +5 oxidation state, although +4 compounds are also known. All isotopes are radioactive. Natural protactinium occurs only in trace amounts, chiefly as ²³¹Pa in the ²³⁵U decay series and as short-lived products in other decay chains, so it has little technological role outside nuclear and geochemical research.

Protactinium metal is a dense, silvery-gray material with a bright metallic luster which it retains for some time in air but it does readily react with oxygen, water vapor and inorganic acids to form various compounds. In solid compounds protactinium is most stable in the oxidation state +5, but it also exists in the +4, +3 and +2 oxidation states. In solution the +5 state rapidly hydrolyzes by combining with hydroxide ions to form soluble or insoluble hydroxy-oxide solids which have a tendency to stick to the surfaces of vessels in which it is contained. A number of protactinium compounds are known, some of which are colored. The element is superconductive below 1.4K.

The name derives from the Greek protos (first) for preceding the element actinium, because its most common isotope (231Pa) decays to 227Ac by loss of an alpha particle.

In 1913 the German chemists K. Fajans and O. H. Gohring identified the first isotope of protactinium, 234Pa, and proposed the name brevium because of that isotope's short half-life of 6.7 h. 231Pa, with a longer half-life of 3.25(1)×104 a, was identified in 1918 by the German chemist O. Hahn and the Austrian physicist L. Meitner; and, independently in Britain, by F. Soddy and J. A. Cranston.

Protactinium was first identified by Kasimir Fajans and O.H. Göhring in 1913 while studying uranium's decay chain. The particular isotope they found, protactinium-234m, has a half-life of about 1.17 minutes. They named the element brevium, meaning brief, and then continued with their studies. Protactinium's existence was confirmed in 1918 when another isotope, protactinium-231, was independently discovered and studied by two groups of scientists, Otto Hahn and Lise Meitner of Germany and Frederick Soddy and John Cranston of Great Britain. Protactinium was first isolated by Aristid V. Grosse in 1934. Protactinium is a rare, poisonous and expensive element that is present in uranium ores in very small amounts. In 1961, the Great Britain Atomic Energy Authority was able to produce 125 grams of 99.9% pure protactinium, although they had to process about 55,000 kilograms of ore and spend about $500,000 to get it.

Protactinium's most stable isotope, protactinium-231, has a half-life of about 32,760 years. It decays into actinium-227 through alpha decay.

The name "protactinium" comes from adding the Greek protos meaning first, before the word "actinium." In 1871, Dmitri Mendeleevpredicted the existence of an element between thorium and uranium. In 1900, William Crookes isolated protactinium from uraniu. It was an intensely radioactive material, however, he could not characterize it as a new chemical element and thus named it uranium-X. In 1913 the first isotope of element 91, 234Pa, was discovered by K. Fajans and O.H. Gohring. It was a very short-lived member of the naturally occurring 238U decay series and as such they named it "brevium." In 1917/18, two groups of scientists, Otto Hahn and Lise Meitner of Germany and Frederick Soddy and John Cranston of Great Britain, independently discovered another isotope of protactinium, 231Pa having much longer half-life of about 32,000 years. The name was changed to proto-actinium as being more consistent with the longer-lived characteristics of the most abundant isotope. In 1927, Grosse prepared 2 mg of a white powder, which was shown to be Pa2O5. In 1934 he isolated the element from 0.1 g of pure Pa2O5 by two methods, one of which was by converting the oxide to an iodide and "cracking" it in a high vacuum by an electrically heated filament by the reaction: 2PaI5 > 2Pa + 5I2. In 1949, the name protoactinium was shortened by the IUPAC who officially named it protactinium and confirmed Hahn and Meitner as co-discoverers. The new name meant "parent of actinium" and reflected the fact that actinium is a decay product of the radioactive decay of protactinium.

이미지

특성

물리적 특성

원자 반지름(경험값)
180 pm 모든 원소의 원자 반지름(경험값) 비교 →
공유 결합 반지름
200 pm 모든 원소의 공유 결합 반지름 비교 →
반데르발스 반지름
243 pm 모든 원소의 반데르발스 반지름 비교 →
밀도
1.537 × 104 kg/m³ 모든 원소의 밀도 비교 →
몰 부피
0.015 L/mol
STP에서의 상
고체 모든 원소의 STP에서의 상 비교 →
녹는점
1571.85 °C 모든 원소의 녹는점 비교 →
결정 구조
정방 모든 원소의 결정 구조 비교 →

화학적 특성

전기 음성도(Pauling)
1.5 모든 원소의 전기 음성도(Pauling) 비교 →
전자 친화도
0.123 eV
제1 이온화 에너지
5.89 eV 모든 원소의 제1 이온화 에너지 비교 →
제2 이온화 에너지
11.900041 eV 모든 원소의 제2 이온화 에너지 비교 →
제3 이온화 에너지
18.600064 eV 모든 원소의 제3 이온화 에너지 비교 →
제4 이온화 에너지
30.900106 eV 모든 원소의 제4 이온화 에너지 비교 →
제5 이온화 에너지
44.300152 eV 모든 원소의 제5 이온화 에너지 비교 →
산화 상태
+2, +3, +4, +5 모든 원소의 산화 상태 비교 →
원자가 전자
3 모든 원소의 원자가 전자 비교 →
전자 배치
[Rn] 7s2 5f2 6d1

열역학적 특성

융해열
0.15546458 eV 모든 원소의 융해열 비교 →
기화열
4.974867 eV 모든 원소의 기화열 비교 →
승화열
6.291133 eV
원자화열
6.291133 eV
원자화 엔탈피
5.835104 eV

핵 특성

양성자 수
91 모든 원소의 양성자 수 비교 →
중성자 수
140 모든 원소의 중성자 수 비교 →
알려진 동위원소 수
31 모든 원소의 알려진 동위원소 수 비교 →
안정 동위원소 수
0 모든 원소의 안정 동위원소 수 비교 →
가장 안정한 동위원소
Pa-231
발견 연도
1913

존재비

존재비(지각)
1.4e-6 mg/kg 모든 원소의 존재비(지각) 비교 →
존재비(해양)
5 × 10−11 mg/L 모든 원소의 존재비(해양) 비교 →

결정 구조

격자 상수 a
392 pm

전자 구조

전자껍질별 전자 수
2, 8, 18, 32, 20, 9, 2 모든 원소의 전자껍질별 전자 수 비교 →

식별자

CAS 등록 번호
7440-13-3 모든 원소의 CAS 등록 번호 비교 →
항 기호
4K11/2
InChI
InChI=1S/Pa
InChI 키
XLROVYAPLOFLNU-UHFFFAOYSA-N

전자 배치 측정값

이온 전하
양성자 91
전자 91
전하 중성
배치 Pa: 5f² 6d¹ 7s²
전자 배치
측정값
[Rn] 5f² 6d¹ 7s²
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶ 5f² 6d¹ 7s²
오비탈 도표
1s
2/2
2s
2/2
2p
6/6
3s
2/2
3p
6/6
4s
2/2
3d
10/10
4p
6/6
5s
2/2
4d
10/10
5p
6/6
6s
2/2
4f
14/14
5d
10/10
6p
6/6
7s
2/2
5f
2/14 2↑
6d
1/10 1↑
총 전자 수: 91 홀전자: 3 ?

원자 모형

양성자 91
중성자 128
전자 91
질량수 219
안정성 방사성

동위원소에 따라 중성자 수, 질량, 안정성은 달라지지만, 중성 원자의 전자 배치는 달라지지 않습니다.

개략적인 원자 모형이며 실제 비율과 다릅니다.

원자 지문

방출 / 흡수 스펙트럼

0 / 0 (0 세기 정보가 있는 선 0개)
측정값
방출 가시광선: 380–750 nm

동위원소 분포

안정 동위원소가 없습니다.

질량수원자 질량(u)천연 존재비반감기
224 방사성224.0256176 ± 0.0000082해당 없음844 ms
218 방사성218.020059 ± 0.00002해당 없음108 us
216 방사성216.019109 ± 0.000057해당 없음105 ms
219 방사성219.019904 ± 0.000055해당 없음56 ns
227 방사성227.0288054 ± 0.000008해당 없음38.3 분
측정값

상 / 상태

1 atm / 101.325 kPa
고체 25 °C (298.15 K)

이유: 녹는점(1571.85 °C)보다 1546.8 °C 낮음

녹는점 1571.85 °C
0 K 현재 온도: 25 °C 6000 K
상 변화 도표

개략도이며 실제 비율과 다름

고체
액체 + 기체
녹는점
25°C
고체
액체
기체
현재

상전이점

녹는점 문헌값
1571.85 °C
현재 상 계산값
고체

전이 에너지

융해열 문헌값
0.15546458 eV

녹는점에서 1 mol을 녹이는 데 필요한 에너지

기화열 문헌값
4.974867 eV

끓는점에서 1 mol을 기화시키는 데 필요한 에너지

승화열 문헌값
6.291133 eV

승화점에서 1 mol을 승화시키는 데 필요한 에너지

밀도

기준 밀도 문헌값
1.537e+4 kg/m³

표준 조건에서

현재 밀도 계산값
1.537e+4 kg/m³

표준 조건에서

원자 스펙트럼

전체 91개 중 10개를 표시합니다. 이온 전하순으로 정렬되었습니다(오름차순).

보유 스펙트럼선 데이터 ?

이온전하총 스펙트럼선 수전이 확률준위 표기
Pa I 05500
Pa II +13300
NIST 보유 스펙트럼선 데이터 →

보유 에너지 준위 데이터 ?

이온전하준위
Pa I 02
Pa II +12
Pa III +22
Pa IV +32
Pa V +42
Pa VI +52
Pa VII +62
Pa VIII +72
Pa IX +82
Pa X +92
NIST 보유 에너지 준위 데이터 →
91 Pa 231.03588

Protactinium — 원자 오비탈 시각화 도구

[Rn]7s25f26d1
에너지 준위 2 8 18 32 20 9 2
산화 상태 +2, +3, +4, +5
HOMO 6d n=6 · l=2 · m=-2
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91 Pa 231.03588

Protactinium — 결정 구조 시각화 도구

Tetragonal · 피어슨 기호 N/A
실험 기반
피어슨 기호 N/A
Protactinium — 결정 구조 시각화 도구 미리보기
Three.js는 요청할 때만 불러옵니다

이온 반지름

전하배위스핀반지름
+36해당 없음104 pm
+39해당 없음119.9 pm
+46해당 없음90 pm
+48해당 없음101 pm
+56해당 없음78 pm
+58해당 없음91 pm
+59해당 없음95 pm

화합물

Pa
231.036 u
Pa
231.036 u
Pa
234.043 u
Pa
233.040 u
Pa
230.035 u
Pa
232.039 u
Pa
228.031 u
Pa
227.029 u

동위원소 (5)

Twenty-nine radioisotopes of protactinium have been discovered. Nearly all naturally occurring protactinium is 231Pa with a half-life of 32,700 years. It is an alpha emitter and is formed by the decay of uranium-235, whereas the beta radiating protactinium-234 with a half-life of 6.74 hours is produced as a result of uranium-238 decay. Nearly all uranium-238 (99.8%) decays first to the 234mPa isomer and then to 234Pa. Smaller trace amounts of the short-lived nuclear isomer protactinium-234m occur in the decay chain of uranium-238. Protactinium-233 results from the decay of thorium-233 as part of the chain of events used to produce uranium-233 by neutron irradiation of thorium-232.

질량수원자 질량(u)천연 존재비반감기붕괴 방식
224 방사성224.0256176 ± 0.0000082해당 없음844 ms
α ≈100%β+ ?
218 방사성218.020059 ± 0.00002해당 없음108 us
α =100%
216 방사성216.019109 ± 0.000057해당 없음105 ms
α ≈100%β+ ?
219 방사성219.019904 ± 0.000055해당 없음56 ns
α =100%β+ ?
227 방사성227.0288054 ± 0.000008해당 없음38.3 분
α =85±0.2%ε =15±0.2%
224 방사성
원자 질량(u) 224.0256176 ± 0.0000082
천연 존재비 해당 없음
반감기 844 ms
붕괴 방식
α ≈100%β+ ?
218 방사성
원자 질량(u) 218.020059 ± 0.00002
천연 존재비 해당 없음
반감기 108 us
붕괴 방식
α =100%
216 방사성
원자 질량(u) 216.019109 ± 0.000057
천연 존재비 해당 없음
반감기 105 ms
붕괴 방식
α ≈100%β+ ?
219 방사성
원자 질량(u) 219.019904 ± 0.000055
천연 존재비 해당 없음
반감기 56 ns
붕괴 방식
α =100%β+ ?
227 방사성
원자 질량(u) 227.0288054 ± 0.000008
천연 존재비 해당 없음
반감기 38.3 분
붕괴 방식
α =85±0.2%ε =15±0.2%

확장 특성

공유 결합 반지름(확장)

공유 결합 반지름(Pyykkö)
169 pm
공유 결합 반지름(Pyykkö, 이중 결합)
138 pm
공유 결합 반지름(Pyykkö, 삼중 결합)
129 pm

반데르발스 반지름

Alvarez
288 pm
UFF
342.4 pm
MM3
264 pm

원자 및 금속 반지름

원자 반지름(Rahm)
285 pm

번호 척도

Mendeleev
18
Pettifor
46
Glawe
35

전기 음성도 척도

Ghosh
0

분극률 및 분산

쌍극자 분극률
154 a.u.
쌍극자 분극률(불확도)
20 a.u.

상전이 및 동소체

녹는점1845.15 K

산화 상태 분류

+3 extended
+2 extended
+4 extended
+5 main

심화 참고 데이터

결정 반지름 상세 정보 (7)
전하CN스핀rcrystal (pm)기원
3VI118estimated,
4VI104from r^3 vs V plots,
4VIII115
5VI92
5VIII105
5IX109
3IX—133.9
동위원소 붕괴 방식 (51)
동위원소모드세기
211A100%
211B+—
211p—
212A100%
213A100%
214A100%
215A100%
216A100%
216B+—
217A100%
X선 산란 인자 (516)
에너지 (eV)f₁f₂
10—1.75788
10.1617—1.76101
10.3261—1.76414
10.4931—1.76728
10.6628—1.73466
10.8353—1.69295
11.0106—1.65224
11.1886—1.61457
11.3696—1.58512
11.5535—1.5562

추가 데이터

Sources

Sources of this element.

Protactinium is one of the rarest and most expensive naturally occurring elements. The average concentrations of protactinium in the Earth's crust is typically on the order of a few parts per trillion, but may reach up to a few parts per million in some uraninite ore deposits. The element occurs in pitchblende to the extent of about 1 part 231Pa to 10 million parts of ore. Ores from Zaire have about 3 ppm. In 1959 and 1961, it was announced that the Great Britain Atomic Energy Authority extracted by a 12-stage process 125 g of 99.9% protactinium, the world's only stock of the metal for many years following. The extraction was made from 60 tons of waste material at a cost of about $500,000.

참고 문헌 (1)

참고 문헌

(9)
2 Atomic Mass Data Center (AMDC), International Atomic Energy Agency (IAEA)
Pa

The half-life and atomic mass data was provided by the Atomic Mass Data Center at the International Atomic Energy Agency.

3 IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW)
Protactinium

Element data are cited from the Atomic weights of the elements (an IUPAC Technical Report). The IUPAC periodic table of elements can be found at https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/. Additional information can be found within IUPAC publication doi:10.1515/pac-2015-0703 Copyright © 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry.

4 IUPAC Periodic Table of the Elements and Isotopes (IPTEI)

The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.

라이선스 안내: Copyright (c) 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry. The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) contribution within Pubchem is provided under a CC-BY-NC-ND 4.0 license, unless otherwise stated.
5 Jefferson Lab, U.S. Department of Energy
Protactinium

Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) is one of 17 national laboratories funded by the U.S. Department of Energy. The lab's primary mission is to conduct basic research of the atom's nucleus using the lab's unique particle accelerator, known as the Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF). For more information visit https://www.jlab.org/

라이선스 안내: Please see citation and linking information: https://education.jlab.org/faq/index.html
6 Los Alamos National Laboratory, U.S. Department of Energy
Protactinium

The periodic table at the LANL (Los Alamos National Laboratory) contains basic element information together with the history, source, properties, use, handling and more. The provenance data may be found from the link under the source name.

7 NIST Physical Measurement Laboratory
Protactinium

The periodic table contains NIST's critically-evaluated data on atomic properties of the elements. The provenance data that include data for atomic spectroscopy, X-ray and gamma ray, radiation dosimetry, nuclear physics, and condensed matter physics may be found from the link under the source name. Ref: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database

8 PubChem Elements
Protactinium

This section provides all form of data related to element Protactinium.

9 PubChem Elements
Protactinium

The element property data was retrieved from publications.

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데이터 검증 완료:

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