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Protactinium

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Protactinium
Image illustrative de l’article Protactinium
Échantillon de protactinium 233 (zone sombre au centre) photographié en 1969.
Thorium ← Protactinium → Uranium
Pr
  Structure cristalline tétragonale centrée
 
91		 Pa
  
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
   
                                           
↑
Pa
↓
?
Tableau complet • Tableau étendu
Position dans le tableau périodique
Symbole Pa
Nom Protactinium
Numéro atomique 91
Groupe –
Période 7e période
Bloc Bloc f
Famille d'éléments Actinide
Configuration électronique [Rn] 5f2 6d1 7s2
Électrons par niveau d’énergie 2, 8, 18, 32, 20, 9, 2
Propriétés atomiques de l'élément
Masse atomique 231,035 88 ± 0,000 02 u[1]
Rayon atomique (calc) 163 pm
Rayon de covalence 200 pm[2]
État d’oxydation 2, 3, 4, 5
Électronégativité (Pauling) 1,5
Oxyde Base faible
Énergies d’ionisation[3]
1re : 5,89 eV
Isotopes les plus stables
Iso AN Période MD Ed PD
MeV
230Pa{syn.}17,4 jε
β-		1,310
0,563		230Th
230U
231Pa{syn.}32 760 aα5,149227Ac
233Pa{syn.}26,967 jβ-0,571233U
234mPa{syn.}1,17 minβ-2,29234U
Propriétés physiques du corps simple
État ordinaire solide
Masse volumique 15,37 g·cm-3 (calculée)[1]
Système cristallin Tétragonal centré
Couleur éclat brillant métallique argenté
Point de fusion 1 572 °C[1]
Point d’ébullition 4 026,85 °C
Énergie de fusion 15 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation 470 kJ·mol-1
Volume molaire 15,18×10-6 m3·mol-1
Pression de vapeur 5,1×10-5 Pa
Chaleur massique 120 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique 5,29×106 S·m-1
Conductivité thermique 47 W·m-1·K-1
Divers
No CAS 7440-13-3[4]
No ECHA 100.122.906
Précautions
Élément radioactif
Radioélément à activité notable
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.
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Le protactinium est un élément chimique de symbole Pa et de numéro atomique 91.

C'est un métal gris-argent de la famille des actinides.

Son nom est composé du mot grec πρῶτος « premier » et d'« actinium », le protactinium 231 précédant l'actinium dans la chaîne de désintégration radioactive de l'uranium 235.

Historique

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L'isotope 234Pa a été identifié en 1913 par Kasimir Fajans et Otto H. Göhring, qui l'avaient nommé « brévium » (bref) bien qu'en 1900, William Crookes l'ait séparé d'un échantillon d'uranium sans l'identifier (il lui donne le nom d'uranium-X)[5].

Puis Otto Hahn et Lise Meitner ont découvert en 1918 le 231Pa, plus stable, en donnant à l'élément le nom de protoactinium. Il n'a été isolé qu'en 1934 par le procédé Van-Arkel-de-Boer[5]. Le protoactinium est renommé en protactinium par l'IUPAC en 1949[6].

Isotopes

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Article détaillé : Isotopes du protactinium.

Parmi les 29 isotopes connus du protactinium, aucun n'est stable. Les plus stables sont 231Pa (demi-vie 32 760 ans), 233Pa (période 26,967 jours) et 230Pa (période 17,4 jours). Tous les autres isotopes ont des périodes inférieures à 1,6 jour. Cet élément possède également deux isomères peu stables, 217mPa (1,15 ms) et 234mPa (1,17 minute).

Deux des isotopes du protactinium sont des produits intermédiaires situés en seconde position dans la chaîne de désintégration radioactive de l'uranium naturel :

235
92U ⟶ 231
90Th + 4
2He ;
231
90Th ⟶ 231
91Pa + e− + νe.
  • l'isotope 234m est issu de la désintégration β− du thorium 234 selon :
238
92U ⟶ 234
90Th + 4
2He ;
234
90Th ⟶ 234m
91Pa + e− + νe.

Du fait de son rayonnement α intense, le protactinium 231 est très radiotoxique par ingestion (0,71 μSv/Bq pour un adulte) et par inhalation (jusqu’à 140 μSv/Bq pour un adulte), soit des valeurs supérieures à celles du plutonium 238.

Gisements

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Le protactinium est présent en très faible quantité (typiquement de l'ordre de 1 ppm) dans les gisements naturels de minéraux uranifères (type pechblende), où il se forme lors de la lente décroissance radioactive de l'uranium. C'est un des plus rares et des plus coûteux des éléments naturels.

Propriétés

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Le protactinium est supraconducteur avec une température critique de 1,4 K[7].

Composés chimiques

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Composés connus du protactinium :

Utilisations

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Le protactinium a été utilisé dans des scintillateurs de détection de rayons X et des céramiques de condensateurs. L'isotope 231Pa est également utilisé dans la méthode de datation 231Pa / 235U[7].

Notes et références

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  1. ↑ a b et c (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, , 90e éd., 2804 p., Relié (ISBN 978-1-420-09084-0)
  2. ↑ (en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, « Covalent radii revisited », Dalton Transactions,‎ , p. 2832 - 2838 (DOI 10.1039/b801115j)
  3. ↑ (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC, , 89e éd., p. 10-203
  4. ↑ Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
  5. ↑ a et b (en) John Emsley, Nature's Building Blocks : An A-Z Guide to the Elements, Oxford, England, UK, Oxford University Press, (1re éd. 2001), 347–349 p. (ISBN 0-19-850340-7, lire en ligne), « Protactinium ».
  6. ↑ (en) Hammond, C. R., The Elements, in Handbook of Chemistry and Physics, CRC press, , 81e éd., 2712 p. (ISBN 978-0-8493-0485-9 et 0-8493-0485-7, lire en ligne).
  7. ↑ a et b (en) Boris F. Myasoedov, Harold W. Kirby et Ivan G. Tananaev, The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, Springer Netherlands, (ISBN 978-1-4020-3555-5 et 9781402035982, DOI 10.1007/1-4020-3598-5_4, lire en ligne), chap. 4 (« Protactinium »), p. 188-193.

Voir aussi

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Liens externes

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