← Назад до періодичної таблиці
Pa 91

Protactinium (Pa)

actinide
Період: 7 Блок: f

Solid

Стандартна відносна атомна маса

231,03588 u

Електронна конфігурація

[Rn] 7s2 5f2 6d1

Температура плавлення

1571,85 °C

Температура кипіння

Немає даних

Густина

1,537e+4 kg/m³

Ступені окиснення

+2, +3, +4, +5

Електронегативність (за Полінгом)

1,5

Енергія йонізації (1-ша)

5,89 eV

Рік відкриття

1913

Атомний радіус

180 pm

Відомості

Походження назви Greek: proto and actinium (parent of actinium); it forms actinium when it radioactively decays.
Країна відкриття England/France
Відкривачі 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.

Зображення

Властивості

Фізичні

Атомний радіус (емпіричний)
180 pm Порівняти Атомний радіус (емпіричний) усіх елементів →
Ковалентний радіус
200 pm Порівняти Ковалентний радіус усіх елементів →
Радіус ван дер Ваальса
243 pm Порівняти Радіус ван дер Ваальса усіх елементів →
Густина
1,537 × 104 kg/m³ Порівняти Густина усіх елементів →
Молярний об’єм
0,015 L/mol
Фаза за стандартних температури й тиску
Твердий стан Порівняти Фаза за стандартних температури й тиску усіх елементів →
Температура плавлення
1571,85 °C Порівняти Температура плавлення усіх елементів →
Кристалічна структура
Тетрагональна Порівняти Кристалічна структура усіх елементів →

Хімічні

Електронегативність (за Полінгом)
1,5 Порівняти Електронегативність (за Полінгом) усіх елементів →
Спорідненість до електрона
0,123 eV
Енергія йонізації (1-ша)
5,89 eV Порівняти Енергія йонізації (1-ша) усіх елементів →
Енергія йонізації (2-га)
11,900041 eV Порівняти Енергія йонізації (2-га) усіх елементів →
Енергія йонізації (3-тя)
18,600064 eV Порівняти Енергія йонізації (3-тя) усіх елементів →
Енергія йонізації (4-та)
30,900106 eV Порівняти Енергія йонізації (4-та) усіх елементів →
Енергія йонізації (5-та)
44,300152 eV Порівняти Енергія йонізації (5-та) усіх елементів →
Ступені окиснення
+2, +3, +4, +5 Порівняти Ступені окиснення усіх елементів →
Валентні електрони
3 Порівняти Валентні електрони усіх елементів →
Електронна конфігурація
[Rn] 7s2 5f2 6d1

Термодинамічні

Теплота плавлення
0,15546458 eV Порівняти Теплота плавлення усіх елементів →
Теплота випаровування
4,974867 eV Порівняти Теплота випаровування усіх елементів →
Теплота сублімації
6,291133 eV
Теплота атомізації
6,291133 eV
Ентальпія атомізації
5,835104 eV

Ядерні

Протони
91 Порівняти Протони усіх елементів →
Нейтрони
140 Порівняти Нейтрони усіх елементів →
Відомі ізотопи
31 Порівняти Відомі ізотопи усіх елементів →
Стабільні ізотопи
0 Порівняти Стабільні ізотопи усіх елементів →
Найстабільніший ізотоп
Pa-231
Рік відкриття
1913

Поширеність

Вміст (земна кора)
1,4e-6 мг/кг Порівняти Вміст (земна кора) усіх елементів →
Вміст (океан)
5 × 10−11 мг/л Порівняти Вміст (океан) усіх елементів →

Кристалічна структура

Стала ґратки a
392 pm

Електронна будова

Електрони за оболонками
2, 8, 18, 32, 20, 9, 2 Порівняти Електрони за оболонками усіх елементів →

Ідентифікатори

Номер CAS
7440-13-3 Порівняти Номер CAS усіх елементів →
Символ терма
4K11/2
InChI
InChI=1S/Pa
Ключ InChI
XLROVYAPLOFLNU-UHFFFAOYSA-N

Електронна конфігурація Виміряно

Заряд йона
Протони 91
Електрони 91
Заряд Нейтральний
Конфігурація Pa: 5f² 6d¹ 7s²
Електронна конфігурація
Виміряно
[Rn] 5f² 6d¹ 7s²
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶ 5f² 6d¹ 7s²
Орбітальна діаграма
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↑
Загальна кількість електронів: 91 Неспарені: 3 ?

Модель атома

Протони 91
Нейтрони 128
Електрони 91
Масове число 219
Стабільність Радіоактивний

Ізотопи відрізняються кількістю нейтронів, масою та стабільністю, але не електронною конфігурацією нейтрального атома.

Схематична модель атома, без дотримання масштабу.

Атомний відбиток

Спектр випромінювання / поглинання

0 / 0 (0 З інтенсивністю: 0)
Виміряно
Випромінювання Видимий: 380–750 нм

Ізотопний розподіл

Стабільних ізотопів немає.

Масове числоАтомна маса (u)Природний вмістПеріод напіврозпаду
224 Радіоактивний224,0256176 ± 0,0000082Немає даних844 мс
218 Радіоактивний218,020059 ± 0,00002Немає даних108 us
216 Радіоактивний216,019109 ± 0,000057Немає даних105 мс
219 Радіоактивний219,019904 ± 0,000055Немає даних56 ns
227 Радіоактивний227,0288054 ± 0,000008Немає даних38.3 хвилин
Виміряно

Фаза / стан

1 атм / 101,325 кПа
Твердий стан 25 °C (298,15 K)

Причина: на 1546,8 °C нижче температури плавлення (1571,85 °C)

Температура плавлення 1571,85 °C
0 K Поточна температура: 25 °C 6000 K
Шкала фазових переходів

Схематично, без дотримання масштабу

Твердий стан
Рідина + газ
Плавлення
25°C
Твердий стан
Рідина
Газ
Поточна

Точки фазових переходів

Температура плавлення Літературні дані
1571,85 °C
Поточна фаза Розраховано
Твердий стан

Енергії переходів

Теплота плавлення Літературні дані
0,15546458 eV

Енергія, необхідна для плавлення 1 моль за температури плавлення

Теплота випаровування Літературні дані
4,974867 eV

Енергія, необхідна для випаровування 1 моль за температури кипіння

Теплота сублімації Літературні дані
6,291133 eV

Енергія, необхідна для сублімації 1 моль за температури сублімації

Густина

Довідкова густина Літературні дані
1,537e+4 kg/m³

За стандартних умов

Поточна густина Розраховано
1,537e+4 kg/m³

За стандартних умов

Атомні спектри

Показано 10 з 91. Відсортовано за зарядом йона (за зростанням).

Наявні дані про лінії ?

ЙонЗарядЗагальна кількість лінійІмовірності переходівПозначення рівнів
Pa I 05500
Pa II +13300
Наявні дані NIST про лінії →

Наявні дані про рівні ?

ЙонЗарядРівні
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
Наявні дані NIST про рівні →
91 Pa 231.03588

Protactinium — Візуалізатор атомних орбіталей

[Rn]7s25f26d1
Енергетичні рівні 2 8 18 32 20 9 2
Ступені окиснення +2, +3, +4, +5
HOMO 6d n=6 · l=2 · m=-2
Protactinium — Попередній перегляд візуалізатора атомних орбіталей
Three.js завантажується лише за запитом
91 Pa 231.03588

Protactinium — Візуалізатор кристалічної структури

Tetragonal · Символ Пірсона N/A
Експериментальні
Символ Пірсона N/A
Protactinium — Попередній перегляд візуалізатора кристалічної структури
Three.js завантажується лише за запитом

Йонні радіуси

ЗарядКоординаціяСпінРадіус
+36Немає даних104 пм
+39Немає даних119.9 пм
+46Немає даних90 пм
+48Немає даних101 пм
+56Немає даних78 пм
+58Немає даних91 пм
+59Немає даних95 пм

Сполуки

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

Ізотопи (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.

Масове числоАтомна маса (u)Природний вмістПеріод напіврозпадуТип розпаду
224 Радіоактивний224,0256176 ± 0,0000082Немає даних844 мс
α ≈100%β+ ?
218 Радіоактивний218,020059 ± 0,00002Немає даних108 us
α =100%
216 Радіоактивний216,019109 ± 0,000057Немає даних105 мс
α ≈100%β+ ?
219 Радіоактивний219,019904 ± 0,000055Немає даних56 ns
α =100%β+ ?
227 Радіоактивний227,0288054 ± 0,000008Немає даних38.3 хвилин
α =85±0.2%ε =15±0.2%
224 Радіоактивний
Атомна маса (u) 224,0256176 ± 0,0000082
Природний вміст Немає даних
Період напіврозпаду 844 мс
Тип розпаду
α ≈100%β+ ?
218 Радіоактивний
Атомна маса (u) 218,020059 ± 0,00002
Природний вміст Немає даних
Період напіврозпаду 108 us
Тип розпаду
α =100%
216 Радіоактивний
Атомна маса (u) 216,019109 ± 0,000057
Природний вміст Немає даних
Період напіврозпаду 105 мс
Тип розпаду
α ≈100%β+ ?
219 Радіоактивний
Атомна маса (u) 219,019904 ± 0,000055
Природний вміст Немає даних
Період напіврозпаду 56 ns
Тип розпаду
α =100%β+ ?
227 Радіоактивний
Атомна маса (u) 227,0288054 ± 0,000008
Природний вміст Немає даних
Період напіврозпаду 38.3 хвилин
Тип розпаду
α =85±0.2%ε =15±0.2%

Розширені дані про властивості

Ковалентні радіуси (розширені дані)

Ковалентний радіус (за Пююккьо)
169 pm
Ковалентний радіус (за Пююккьо, подвійний зв’язок)
138 pm
Ковалентний радіус (за Пююккьо, потрійний зв’язок)
129 pm

Радіуси ван дер Ваальса

Alvarez
288 pm
UFF
342,4 pm
MM3
264 pm

Атомні та металічні радіуси

Атомний радіус (за Рамом)
285 pm

Шкали нумерації

Mendeleev
18
Pettifor
46
Glawe
35

Шкали електронегативності

Ghosh
0

Поляризовність і дисперсія

Дипольна поляризовність
154 a.u.
Дипольна поляризовність (невизначеність)
20 a.u.

Фазові переходи та алотропні модифікації

Температура плавлення1845,15 K

Категорії ступенів окиснення

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

Розширені довідкові дані

Докладні дані про кристалічні радіуси (7)
ЗарядCNСпінrcrystal (pm)Походження
3VI118estimated,
4VI104from r^3 vs V plots,
4VIII115
5VI92
5VIII105
5IX109
3IX—133,9
Типи розпаду ізотопів (51)
ІзотопРежимІнтенсивність
211A100%
211B+—
211p—
212A100%
213A100%
214A100%
215A100%
216A100%
216B+—
217A100%
Фактори розсіяння рентгенівського випромінювання (516)
Енергія (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

Додаткові дані

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.

Джерела (1)

Джерела

(9)
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.

Примітка щодо ліцензії: 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/

Примітка щодо ліцензії: 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.

Останнє оновлення:

Дані перевірено:

Вміст перевірено на відповідність найновішим науковим даним.