| Symbool | Pa |
|---|---|
| Atoomnummer | 91 |
| Atoommassa | 231,04 u |
| Categorie | Actinide |
| Groep | — (f-blok) |
| Periode | 7 |
| Blok | f-blok |
| Fase bij 20 °C | vast |
| Smeltpunt | 1568 °C |
| Kookpunt | 4027 °C |
| Dichtheid | 15,37 g/cm³ |
| Elektronenconfiguratie | [Rn] 5f2 6d1 7s2 |
| Elektronen per schil | 2, 8, 18, 32, 20, 9, 2 |
| Elektronegativiteit (Pauling) | 1,5 |
| Oxidatiegetallen | +5, +4 |
| Ontdekt | 1913 door Kasimir Fajans en Oswald Helmuth Göhring; in 1917–1918 ook Otto Hahn en Lise Meitner |
| Engelse naam | Protactinium |
Eigenschappen van protactinium
Protactinium is een glanzend, grijswit metaal dat in lucht langzaam dof wordt door een laagje oxide. Het is zwaar: met een dichtheid van ongeveer 15,4 g/cm³ is het bijna anderhalf keer zo dicht als lood. Chemisch lijkt het vooral op tantaal en niobium, de elementen die erboven in het oude periodiek systeem van Mendelejev stonden. De meest stabiele oxidatietoestand is +5, zoals in het witte oxide Pa2O5; daarnaast komt +4 voor. In waterige oplossing is protactinium lastig te hanteren, omdat het snel neerslagen vormt die aan glaswerk blijven kleven. Alle isotopen zijn radioactief. Het langstlevende isotoop, protactinium-231, heeft een halfwaardetijd van ongeveer 32 760 jaar en vervalt via alfastraling naar actinium-227. Het kortlevende protactinium-233 speelt een rol in thoriumreactoren, waar het vervalt tot splijtbaar uranium-233. Door de sterke alfastraling en de vervalproducten is het werken met protactinium alleen mogelijk in afgeschermde laboratoria.
Naam. De naam betekent 'vóór actinium' (Grieks prōtos = eerste), omdat protactinium bij zijn verval de moederstof van actinium is.
Atoombouw en plaats in het periodiek systeem
Protactinium staat in periode 7 van het periodiek systeem, in het f-blok.
Een neutraal atoom heeft 91 protonen in de kern en 91 elektronen, verdeeld over 7 schillen: 2, 8, 18, 32, 20, 9, 2. Het periodenummer (7) is gelijk aan het aantal schillen.
Buren in het systeem: links/ervoor: Thorium (Th, 90); rechts/erna: Uranium (U, 92).
De andere actiniden: Actinium, Thorium, Uranium, Neptunium, Plutonium, Americium, Curium, Berkelium, Californium, Einsteinium, Fermium, Mendelevium, Nobelium, Lawrencium.
Voorkomen
In de natuur komt protactinium alleen voor als vervalproduct van uranium-235. Uraniumerts zoals pekblende bevat daardoor slechts ongeveer 0,1 tot 0,3 gram protactinium per ton. Het is dus extreem zeldzaam. In de jaren zestig liet de Britse atoomenergieautoriteit ongeveer 60 tonnen afvalmateriaal van uraniumverwerking bewerken, wat zo'n 125 gram protactinium opleverde: tot vandaag een van de grootste voorraden ter wereld. Kleine hoeveelheden protactinium-233 ontstaan ook in kernreactoren wanneer thorium-232 een neutron opvangt. Vrijwel al het protactinium dat onderzoekers gebruiken, komt uit deze bronnen.
Toepassingen
- Geologen en oceanografen gebruiken de verhouding protactinium-231/thorium-230 in zeebodemsediment om ouderdom en oceaanstromingen uit het verleden te reconstrueren.
- Protactinium-233 is een tussenstap in thoriumreactoren: het ontstaat uit thorium-232 en vervalt tot uranium-233, de eigenlijke splijtstof.
- In fundamenteel onderzoek dient protactinium om de chemie van de actiniden te begrijpen, omdat het zich op de grens van overgangsmetalen en actiniden gedraagt.
Veelgestelde vragen
Is protactinium radioactief?
Ja. Alle isotopen van protactinium zijn radioactief. Het langstlevende isotoop, protactinium-231, heeft een halfwaardetijd van ongeveer 32 760 jaar en zendt alfastraling uit. Daardoor is het vooral gevaarlijk als het in het lichaam terechtkomt, bijvoorbeeld door inademing van stof.
Waar wordt protactinium voor gebruikt?
Protactinium heeft geen alledaagse toepassingen. Wetenschappers gebruiken het om sediment op de oceaanbodem te dateren en om de chemie van de actiniden te bestuderen. Het isotoop protactinium-233 is belangrijk als tussenstap in kernreactoren die thorium als brandstof gebruiken.