Pa 91

Protactinium (Pa)

actinide
Chu kỳ: 7 Khối: f

Solid

Nguyên tử khối chuẩn

231,03588 u

Cấu hình electron

[Rn] 7s2 5f2 6d1

Nhiệt độ nóng chảy

1571,85 °C

Nhiệt độ sôi

Không có

Khối lượng riêng

1,537e+4 kg/m³

Trạng thái oxi hóa

+2, +3, +4, +5

Độ âm điện (Pauling)

1,5

Năng lượng ion hóa (lần 1)

5,89 eV

Năm phát hiện

1913

Bán kính nguyên tử

180 pm

Chi tiết

Nguồn gốc tên gọi Greek: proto and actinium (parent of actinium); it forms actinium when it radioactively decays.
Quốc gia phát hiện England/France
Người phát hiện 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.

Hình ảnh

Tính chất

Hóa học

Độ âm điện (Pauling)
1,5 So sánh Độ âm điện (Pauling) của tất cả nguyên tố →
Ái lực electron
0,123 eV
Năng lượng ion hóa (lần 1)
5,89 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 1) của tất cả nguyên tố →
Năng lượng ion hóa (lần 2)
11,900041 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 2) của tất cả nguyên tố →
Năng lượng ion hóa (lần 3)
18,600064 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 3) của tất cả nguyên tố →
Năng lượng ion hóa (lần 4)
30,900106 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 4) của tất cả nguyên tố →
Năng lượng ion hóa (lần 5)
44,300152 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 5) của tất cả nguyên tố →
Trạng thái oxi hóa
+2, +3, +4, +5 So sánh Trạng thái oxi hóa của tất cả nguyên tố →
Electron hóa trị
3 So sánh Electron hóa trị của tất cả nguyên tố →
Cấu hình electron
[Rn] 7s2 5f2 6d1

Nhiệt động lực học

Nhiệt nóng chảy
0,15546458 eV So sánh Nhiệt nóng chảy của tất cả nguyên tố →
Nhiệt hóa hơi
4,974867 eV So sánh Nhiệt hóa hơi của tất cả nguyên tố →
Nhiệt thăng hoa
6,291133 eV
Nhiệt nguyên tử hóa
6,291133 eV
Enthalpy nguyên tử hóa
5,835104 eV

Độ phổ biến

Độ phổ biến (vỏ Trái Đất)
1,4e-6 mg/kg So sánh Độ phổ biến (vỏ Trái Đất) của tất cả nguyên tố →
Độ phổ biến (đại dương)
5 × 10−11 mg/L So sánh Độ phổ biến (đại dương) của tất cả nguyên tố →

Cấu trúc tinh thể

Hằng số mạng a
392 pm

Cấu trúc electron

Số electron trong mỗi lớp
2, 8, 18, 32, 20, 9, 2 So sánh Số electron trong mỗi lớp của tất cả nguyên tố →

Mã định danh

Số CAS
7440-13-3 So sánh Số CAS của tất cả nguyên tố →
Ký hiệu số hạng
4K11/2
InChI
InChI=1S/Pa
Khóa InChI
XLROVYAPLOFLNU-UHFFFAOYSA-N

Cấu hình electron Đo đạc

Điện tích ion
Proton 91
Electron 91
Điện tích Trung hòa
Cấu hình Pa: 5f² 6d¹ 7s²
Cấu hình electron
Đo đạc
[Rn] 5f² 6d¹ 7s²
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶ 5f² 6d¹ 7s²
Sơ đồ orbital
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↑
Tổng số electron: 91 Độc thân: 3 ?

Mô hình nguyên tử

Proton 91
Neutron 128
Electron 91
Số khối 219
Độ bền Phóng xạ

Các đồng vị khác nhau về số neutron, khối lượng và độ bền — không khác nhau về cấu hình electron của nguyên tử trung hòa.

Mô hình nguyên tử minh họa, không theo tỷ lệ.

Dấu vân tay nguyên tử

Phổ phát xạ / hấp thụ

0 / 0 (0 0 vạch có cường độ)
Đo đạc
Phát xạ Khả kiến: 380–750 nm

Phân bố đồng vị

Không có đồng vị bền.

Số khốiKhối lượng nguyên tử (u)Độ phổ biến tự nhiênChu kỳ bán rã
224 Phóng xạ224,0256176 ± 0,0000082Không có844 ms
218 Phóng xạ218,020059 ± 0,00002Không có108 us
216 Phóng xạ216,019109 ± 0,000057Không có105 ms
219 Phóng xạ219,019904 ± 0,000055Không có56 ns
227 Phóng xạ227,0288054 ± 0,000008Không có38.3 phút
Đo đạc

Pha / Trạng thái

1 atm / 101.325 kPa
Rắn 25 °C (298,15 K)

Lý do: thấp hơn nhiệt độ nóng chảy (1571,85 °C) một lượng 1546,8 °C

Nhiệt độ nóng chảy 1571,85 °C
0 K Nhiệt độ hiện tại: 25 °C 6000 K
Biểu đồ chuyển pha

Sơ đồ minh họa, không theo tỷ lệ

Rắn
Lỏng + Khí
Nóng chảy
25°C
Rắn
Lỏng
Khí
Hiện tại

Điểm chuyển pha

Nhiệt độ nóng chảy Tài liệu
1571,85 °C
Pha hiện tại Tính toán
Rắn

Năng lượng chuyển pha

Nhiệt nóng chảy Tài liệu
0,15546458 eV

Năng lượng cần để làm nóng chảy 1 mol tại nhiệt độ nóng chảy

Nhiệt hóa hơi Tài liệu
4,974867 eV

Năng lượng cần để hóa hơi 1 mol tại nhiệt độ sôi

Nhiệt thăng hoa Tài liệu
6,291133 eV

Năng lượng cần để làm thăng hoa 1 mol tại nhiệt độ thăng hoa

Khối lượng riêng

Khối lượng riêng tham chiếu Tài liệu
1,537e+4 kg/m³

Ở điều kiện chuẩn

Khối lượng riêng hiện tại Tính toán
1,537e+4 kg/m³

Ở điều kiện chuẩn

Phổ nguyên tử

Đang hiển thị 10 trên 91. Sắp xếp theo điện tích ion (tăng dần).

Dữ liệu vạch phổ ?

IonĐiện tíchTổng số vạchXác suất chuyển mứcKý hiệu mức năng lượng
Pa I 05500
Pa II +13300
Dữ liệu vạch phổ NIST →

Dữ liệu mức năng lượng ?

IonĐiện tíchMức năng lượng
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
Dữ liệu mức năng lượng NIST →
91 Pa 231.03588

Protactinium — Trình trực quan hóa orbital nguyên tử

[Rn]7s25f26d1
Mức năng lượng 2 8 18 32 20 9 2
Trạng thái oxi hóa +2, +3, +4, +5
HOMO 6d n=6 · l=2 · m=-2
Protactinium — Bản xem trước trình trực quan hóa orbital nguyên tử
Three.js chỉ được tải khi có yêu cầu
91 Pa 231.03588

Protactinium — Trình trực quan hóa cấu trúc tinh thể

Tetragonal · Pearson N/A
Thực nghiệm
Pearson N/A
Protactinium — Bản xem trước trình trực quan hóa cấu trúc tinh thể
Three.js chỉ được tải khi có yêu cầu

Bán kính ion

Điện tíchPhối tríSpinBán kính
+36Không có104 pm
+39Không có119.9 pm
+46Không có90 pm
+48Không có101 pm
+56Không có78 pm
+58Không có91 pm
+59Không có95 pm

Hợp chất

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

Đồng vị (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.

Số khốiKhối lượng nguyên tử (u)Độ phổ biến tự nhiênChu kỳ bán rãKiểu phân rã
224 Phóng xạ224,0256176 ± 0,0000082Không có844 ms
α ≈100%β+ ?
218 Phóng xạ218,020059 ± 0,00002Không có108 us
α =100%
216 Phóng xạ216,019109 ± 0,000057Không có105 ms
α ≈100%β+ ?
219 Phóng xạ219,019904 ± 0,000055Không có56 ns
α =100%β+ ?
227 Phóng xạ227,0288054 ± 0,000008Không có38.3 phút
α =85±0.2%ε =15±0.2%
224 Phóng xạ
Khối lượng nguyên tử (u) 224,0256176 ± 0,0000082
Độ phổ biến tự nhiên Không có
Chu kỳ bán rã 844 ms
Kiểu phân rã
α ≈100%β+ ?
218 Phóng xạ
Khối lượng nguyên tử (u) 218,020059 ± 0,00002
Độ phổ biến tự nhiên Không có
Chu kỳ bán rã 108 us
Kiểu phân rã
α =100%
216 Phóng xạ
Khối lượng nguyên tử (u) 216,019109 ± 0,000057
Độ phổ biến tự nhiên Không có
Chu kỳ bán rã 105 ms
Kiểu phân rã
α ≈100%β+ ?
219 Phóng xạ
Khối lượng nguyên tử (u) 219,019904 ± 0,000055
Độ phổ biến tự nhiên Không có
Chu kỳ bán rã 56 ns
Kiểu phân rã
α =100%β+ ?
227 Phóng xạ
Khối lượng nguyên tử (u) 227,0288054 ± 0,000008
Độ phổ biến tự nhiên Không có
Chu kỳ bán rã 38.3 phút
Kiểu phân rã
α =85±0.2%ε =15±0.2%

Tính chất mở rộng

Bán kính cộng hóa trị (mở rộng)

Bán kính cộng hóa trị (Pyykkö)
169 pm
Bán kính cộng hóa trị (Pyykkö, liên kết đôi)
138 pm
Bán kính cộng hóa trị (Pyykkö, liên kết ba)
129 pm

Bán kính van der Waals

Alvarez
288 pm
UFF
342,4 pm
MM3
264 pm

Bán kính nguyên tử và kim loại

Bán kính nguyên tử (Rahm)
285 pm

Các thang đánh số

Mendeleev
18
Pettifor
46
Glawe
35

Các thang độ âm điện

Ghosh
0

Độ phân cực hóa và tán sắc

Độ phân cực hóa lưỡng cực
154 a.u.
Độ phân cực hóa lưỡng cực (độ không đảm bảo)
20 a.u.

Chuyển pha và các dạng thù hình

Nhiệt độ nóng chảy1845,15 K

Phân loại trạng thái oxi hóa

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

Dữ liệu tham khảo chuyên sâu

Chi tiết bán kính tinh thể (7)
Điện tíchCNSpinrcrystal (pm)Nguồn gốc
3VI118estimated,
4VI104from r^3 vs V plots,
4VIII115
5VI92
5VIII105
5IX109
3IX—133,9
Các kiểu phân rã đồng vị (51)
Đồng vịChế độCường độ
211A100%
211B+—
211p—
212A100%
213A100%
214A100%
215A100%
216A100%
216B+—
217A100%
Hệ số tán xạ tia X (516)
Năng lượng (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

Dữ liệu bổ sung

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.

Tài liệu tham khảo (1)

Tài liệu tham khảo

(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.

Ghi chú về giấy phép: 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/

Ghi chú về giấy phép: 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.

Cập nhật lần cuối:

Dữ liệu đã được xác minh:

Nội dung được rà soát đối chiếu với dữ liệu khoa học mới nhất.