Протактиний

Протактиний (лат. Protactinium), Pa, радиоактивный химический элемент, атомный номер 91, относится к актиноидам. Первый изотоп протоактиния (точнее, ядерный изомер) — короткоживущий 234mPa (период полураспада T1/2 = 1,18 мин) был обнаружен в 1913 К. Фаянсом и немецким физиком О. Герингом в радиоактивном ряду уранарадия. В 1918 О. Ган совместно с Л. Майтнер и независимо от них Ф. Содди и английский химик Дж. Кранстон получили и долгоживущий изотоп 231Pa (T1/2 = 32 400 лет), относящийся к радиоактивному ряду актиноурана. В этом ряду протоактиний — предшественник актиния (изотоп 227Ас образуется при a-распаде 231Pa), что и отражено в названии протактиния (от греч. protos — первый). Известны изотопы протоактиния с массовыми числами 224—237 и ядерный изомер 234m Pa. Из них наиболее устойчив 231Pa с массой 231,0359. В природе как члены естественных радиоактивных рядов встречаются 231Pa и 234Pa (специальное название последнего уран-зет, символ UZ), а также 234m Pa (уран-икс-2, UX2).

  Протоактиний — один из самых малораспространённых элементов, на его долю приходится около 1×10-10% массы земной коры.

  О нахождении и миграции протоактиния в биосфере известно очень мало. В морской воде концентрация 234Pa составляет около 1×10-19 г/л, в грунтах его значительно больше. Искусственный 233Pa интенсивно аккумулируется растениями и животными: его коэффициент накопления (т. е. отношение концентрации протоактиния в организме к его концентрации во внешней среде) составляет у планктонной водоросли Coscinodiscus janischii 1 000 000, у донной Ulva rigida — 2000, у крабов и мидий (жабры) — 3000.

  Протоактиний — блестящий светло-серый металл; существует в 2 модификациях: низкотемпературной тетрагональной, устойчивой до 1170 °С, и высокотемпературной кубической объёмноцентрированной с tпл 1560 °С, tkип 4280 °С (ориентировочно). Плотность металла 15,4 г/см3. Ниже 2 К становится сверхпроводником. Поверхность металла обычно покрыта плёнкой окисла PaO.

  Конфигурация внешних электронов атома 5f2 6d1 7s2. В соединениях протоактиний проявляет степени окисления от +2 до +5 (наиболее типичны +5 и в меньшей мере +4). В степени окисления +5 атомы протоактиния не содержат 5f-электронов и по своему поведению похожи не на актиноиды, а на ниобий и тантал. В зависимости от условий окисления могут быть получены окислы PaO2, Pa6O14, Pa2O5, а также три фазы переменного состава. Окисел Pa2O5 можно сплавить с кислым сульфатом калия (проявляет основные свойства) и с окислами щелочных и щёлочноземельных элементов (кислотные свойства Pa2O5). Известны галогениды и оксигалогениды протоактиния, карбид PaC, гидрид PaH3 и др. В водных растворах ионы, содержащие Pa (V) или Pa (IV), склонны к гидролизу и полимеризации, их поведение часто невоспроизводимо, что очень затрудняет изучение элемента. Большой интерес к протоактинию связан с возможным использованием тория для получения атомной энергии (при поглощении ядрами тория 232Th нейтронов образуется изотоп 233Th, который быстро распадается, давая b-радиоактивный 233Pa).

 

  Лит.: Пальшин Е. С., Мясоедов Б. Ф., Давыдов А. В., Аналитическая химия протактиния, М., 1968; Формы элементов и радионуклидов в морской воде. М., 1974; Radioactivity in the marine environment, Wash., 1971.

  С. С. Бердоносов.

 


ПраймКемикалсГрупп