Protactinium

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Introduction

	Protactinium

Thorium ← Protactinium → Uranium
Pr	91 Pa

↑

↓

Uqu

Table complète • Table étendue

Informations générales
Nom, Symbole, Numéro	Protactinium, Pa, 91
Série chimique	actinide
Groupe, Période, Bloc	L/A, 7, f
Masse volumique	15,37 g·cm (calculée)
Couleur	éclat métallique argenté brillant
N° CAS	7440-13-3
Propriétés atomiques
Masse atomique	231,03588 ± 0,00002 u
Rayon atomique	163 pm
Rayon de covalence	2,00 Å
Configuration électronique	[Rn] 7s 5f 6d
Électrons par niveau d'énergie	2, 8, 18, 32, 20, 9, 2
État(s) d'oxydation	2, 3, 4, 5
Oxyde	base faible
Structure cristalline	orthorhombique
Propriétés physiques
État ordinaire	solide
Point de fusion	1 572 °C
Point d'ébullition	4 026,85 °C
Énergie de fusion	15 kJ·mol
Énergie de vaporisation	470 kJ·mol
Volume molaire	15,18×10 m·mol
Pression de vapeur	5,1×10 Pa
Divers
Électronégativité	1,5
Chaleur massique	120 J·kg·K
Conductivité électrique	5,29×10 S·m
Conductivité thermique	47 W·m·K
Énergies d'ionisation
1 : 5,89 eV
Isotopes les plus stables

iso

Période

MeV
Pa	{syn.}	17,4 j	ε β	1,310 0,563	Th U
Pa	{syn.}	32 760 a	α	5,149	Ac
Pa	{syn.}	26,967 j	β	0,571	U

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 πρώτος « premier » et d'« actinium », le protactinium 231 précédant l'actinium dans la chaîne de désintégration radioactive de l'uranium 235.

Historique

L'isotope Pa a été identifié en 1913 par Kasimir Fajans et Otto H. Göhring, qui l'avaient nommé « brévium » (bref).

Puis Otto Hahn et Lise Meitner ont découvert en 1918 le Pa, plus stable, en donnant à l'élément son nom actuel. Il n'a été isolé qu'en 1934.

Propriétés

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

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

l'isotope 231 est issu de la désintégration β du thorium 231 selon ( $\overset{ν}{ˉ}_{e}$ désignant l'antineutrino électronique):

^{235} U \to^{231} Th + α

^{231} Th \to^{231} Pa + e^{-} + \overset{ν}{ˉ}_{e}

l'isotope 234m est issu de la désintégration β du thorium 234 selon :

^{238} U \to^{234} Th + α

^{234} Th \to^{234 m} Pa + e^{-} + \overset{ν}{ˉ}_{e}

Du fait de son rayonnement alpha 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

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.

Utilisation

La seule utilisation du protactinium est la recherche fondamentale.

Composés

Composés chimiques connus du protactinium:

Fluorures : PaF₄ et PaF₅
Chlorures : PaCl₄ et PaCl₅
Bromures : PaBr₄ et PaBr₅
Iodures : PaI₃, PaI₄ et PaI₅
Oxydes : PaO, PaO₂ et Pa₂O₅