Protactinio

Símbolo: Pa
Clasificación: Metales de transición Grupo 3 Actínidos Tierras raras Serie de elementos Actínidos

Número Atómico: 91
Masa Atómica: 231,036
Número de protones/electrones: 91
Número de neutrones (Isótopo 231-Pa): 140
Estructura electrónica: [Rn] 5f² 6d¹ 7s²
Electrones en los niveles de energía: 2, 8, 18, 32, 20, 9, 2
Números de oxidación: +3, +4, +5

Electronegatividad: 1,5
Energía de ionización (kJ.mol^-1): 568
Afinidad electrónica (kJ.mol^-1):
Radio atómico (pm): 161
Radio iónico (pm) (carga del ion): 113(+3), 98(+4), 89(+5)

Entalpía de fusión (kJ.mol^-1): 16,7
Entalpía de vaporización (kJ.mol^-1): 481,0

Punto de Fusión (ºC): 1572
Punto de Ebullición (ºC): 4200
Densidad (kg/m³): 15370; (calculado)
Volumen atómico (cm³/mol): 15,03
Estructura cristalina: Tetragonal
Color:

Propiedades comparadas

Isótopos: Veintinueve isótopos, todos ellos radiactivos. El más común es 231-Pa con 32760 años de período de semidesintegración. Otros: 233-Pa (26,967 días), 230-Pa (17,4 días), 234-Pa (6,70 horas). El de menor período de semidesintegración es 219-Pa (53 nanosegundos).

Descubierto en: 1918
Descubierto por: Otto Hahn y Lise Meitner
Fuentes: Torio. Serie radiactiva de uranio-actinio. Minerales de uranio.
Usos: Creado y usado en la producción de uranio fisionable a partir de torio.

Curiosidades sobre el elemento: El primer isótopo del elemento 91 descubierto fue el 234-Pa, conocido como "Uranio X2", uno de los miembros de pequeño período de semidesintegración de la serie natural de desintegración del 238-U. Lo descubrieron K. Fajans y O.H. Gohring en 1913 y denominaron al nuevo elemento "brevio". Cuando O. Hahn y L. Meitner identificaron en 1918 el isótopo de período de semidesintegración mayor, 231-Pa, se adoptó el nombre de "protoactinio", que estaba más de acuerdo con las características del isótopo más abundante (progenitor del actinio). En este trabajo intervinieron también Soddy, Cranson y Fleck. En 1949 el nombre pasó a ser "protactinio". En 1927, Grosse preparó 2 miligramos de un polvo blanco que se demostró que era Pa₂O₅. En 1934, partiendo de 0,1 miligramos de Pa₂O₅ puro aisló el elemento por dos métodos, uno de los cuales consistía en convertir el óxido en yoduro y, mediante un filamento calentado eléctricamente, "craquearlo" (descomponerlo térmicamente) a alto vacío según la reacción:
2PaI₅ --> 2Pa + 5I₂
El elemento se encuentra (como 231-Pa) en la pechblenda (UO₂) en cantidades de 0,1 ppm de mineral (en algunas menas del Congo hay hasta 3 ppm) como consecuencia de procesos de desintegración. En la corteza constituye el 1,4x10^-10% en peso.
Entre 1959 y 1960, la Comisión de Energía Atómica Británica extrajo, partiendo de 60 toneladas de pechblenda, en un proceso de doce pasos y con un coste de 500000 $, 125 g de protactinio del 99,99%; éste ha sido el material empleado durante muchos años para el estudio del metal. Es uno de los elementos que existen en la Naturaleza más raros y caros.
El protactinio es un metal claro, con brillo metálico, que retiene durante algún tiempo expuesto al aire, dúctil.
Presenta dos modificaciones: a-Pa (tetragonal) que se transforma en b-Pa por encima de 1167ºC.
Por debajo de 1,4 K es semiconductor.
Se conocen varios compuestos de protactinio, alguno de los cuales es coloreado.
Es peligroso su manejo, es muy tóxico. El elemento es un emisor alfa (5,0 MeV) y es similar al polonio en cuanto a peligro radiológico.