بروتكتينيوم

البروتكتينيوم (وله الرمز Pa) هو عنصر كيميائي من عناصر الجدول الدوري وله عدد ذري 91.^[3][4][5]

يورانيوم → بروتكتينيوم ← ثوريوم Pr ↑ Pa ↓ - 91Pa
المظهر
أبيض فضي لماع
الخواص العامة
الاسم، العدد، الرمز	بروتكتينيوم، 91، Pa
تصنيف العنصر	أكتينيدات
المجموعة، الدورة، المستوى الفرعي	n/a, 7، f
الكتلة الذرية	231.03588 غ·مول−1
توزيع إلكتروني	Rn]; 7s2 6d1 5f2]
توزيع الإلكترونات لكل غلاف تكافؤ	2, 8, 18, 32, 20, 9, 2 (صورة)
الخواص الفيزيائية
الطور	صلب
الكثافة (عند درجة حرارة الغرفة)	15.37 غ·سم−3
نقطة الانصهار	1841 ك، 1568 °س، 2854 °ف
نقطة الغليان	4300 ك، 4027 °س، 7280 °ف
حرارة الانصهار	12.34 كيلوجول·مول−1
حرارة التبخر	481 كيلوجول·مول−1
الخواص الذرية
أرقام الأكسدة	2, 3, 4, 5 (أكاسيده قاعدية ضعيفة)
الكهرسلبية	1.5 (مقياس باولنغ)
طاقات التأين	الأول: 568 كيلوجول·مول−1
نصف قطر ذري	163 بيكومتر
نصف قطر تساهمي	200 بيكومتر
خواص أخرى
البنية البلورية	نظام بلوري رباعي[1]
المغناطيسية	مغناطيسية مسايرة[2]
مقاومة كهربائية	177 نانوأوم·متر (0 °س)
الناقلية الحرارية	47 واط·متر−1·كلفن−1 (300 كلفن)
رقم CAS	7440-13-3
النظائر الأكثر ثباتاً
المقالة الرئيسية: نظائر البروتكتينيوم
النظائر الوفرة الطبيعية عمر النصف نمط الاضمحلال طاقة الاضمحلال MeV ناتج الاضمحلال 229Pa مصطنع 1.4 يوم α 5.58 225Ac 230Pa مصطنع 17.4 يوم ε 1.310 230Th β− 0.563 230U 231Pa ~100% 32760 سنة α 5.149 227Ac 232Pa مصطنع 1.31 يوم β− 0.31 232U 233Pa مصطنع 26.967 يوم β− 0.571 233U 234mPa نادر 1.17 دقيقة β− 2.29 234U م.ن 0.0694 234Pa 234Pa نادر 6.75 ساعة β− 0.23 234U
ع ن ت

الصفات المميزة

البروتكتينيوم هو عنصر فلزي فضي ينتمى لمجموعة الأكتينيدات, وله لمعان فضي براق يحتفظ به لبعض الوقت في الهواء. كما أنه موصل فائق في درجات الحرارة الأقل من 1.4 K.

الاستخدامات

نظرا لندرته الشديدة، وإشعاعيته العالية، وسميته فإنه لا توجد استخدامات حالية للبروتكتينيوم خارج نطاق البحث العلمي.

البروتكتينيوم-231, المتكون من إضمحلال الفا لليورانيوم-235, يمكن أن يساعد في التفاعل السلسلي النووي ويمكن في الأساس، أن يستخدم في بناء سلاح نووي. والكتلة الحرجة طبقا لوالتر سفايتز 750±180 كيلو جرام. بينما يعتقد بعض العلماء الآخرين أنه لا يوجد تفاعل متسلسل في البروتكتينيوم-231.

البروتكتينيوم تاريخيا

البروتكتينيوم تم اكتشافه في عام 1913, عندما واجه كل من كايسيمر فاجان وأو إتش جورنج نظير قصير العمر 234m-Pa, وله فترة عمر نصف 1.17 دقيقة، خلال دراستهم لسلسة إضمحلال 238-U. وأعطوا العنصر الجديد الاسم بريفيوم (تعنى كلمة بريفس باللاتينية القصير أو المختصر), وتم تغييير الاسم إلى بروتكتينيوم في عام 1918 عندما قامت مجموعتان من العلماء في مكانين متفرقين أوتو هان وليز مايتنر في ألمانيا, وفريدريك سودى وجون كرانستون في المملكة المتحدة باكتشاف 231-Pa وتم تسميته «بروتكتينيوم» في عام 1949.

وقام أرستيد في جروس بتحضير 2 مللى جرام من Pa₂O₅ في عام 1927, ثم قام بعد ذلك بفصل البروتكتينيوم لأو ل مرة في عام 1934 من 0.1 مللى جرام من Pa₂O₅, بتحويل الأكسيد أولا إلى يوديد ثم بتكسيره في شفط عالى بخيوط مسخنة كهربيا بالتفاعل: 2PaI₅ → 2Pa + 5I₂.

وفى عام 1961, تم إنتاج 125 جرام من البروتكتينيوم بنسبة نقاء 99.9% بواسطة مجتمع الطاقة الذرية الإنجليزي، ونتج عن ذلك 60 طن من المخلفات في 12 مرحلة بتكلفة وصلت إلى 500,000 دولار أمريكي، وكان هذا هو المصدر الوحيد للعنصر لعدة سنوات لاحقة، وتم بيع الجرام الواحد منه بقيمة تصل إلى 2,800 دولار أمريكي.

الدور الحيوي

لا يوجد أي دور حيوي للبروتكتينيوم.

التواجد في الطبيعة

يتواجد البروتكتينيوم في اليورانينايت بنسبة جزء في المليون ²³¹Pa إلى 10 في الركاز، ويحتوى ركاز الزاير على 3 جزء في المليون 3 ppm.

المركبات

تتضمن مركبات البروتكتينيوم المعروفة:

• الفلوريدات PaF₄
  • PaF₄
  • PaF₅
• الكلوريدات
  • PaCl₄
  • PaCl₅
• البروميدات
  • PaBr₄
  • PaBr₅
• اليودات
  • PaI₃
  • PaI₄
  • PaI₅
• الأكسيدات
  • PaO
  • PaO₂
  • Pa₂O₅

النظائر

تم اكتشاف 29 نظير مشع للبروتكتينيوم، وأكثرهم ثباتا 231-Pa وله فترة عمر نصف 32760 سنة, 233-Pa وله فترة عمر نصف 26.967 يوم, 230-Pa وله فترة عمر نصف 17.4 يوم. وكل النظائر المشعة الأخرى لها عمر نصف أقل من 1.6 يوم، ومعظم هذه النظائر تكون أقل من 1.8 ثانية. ولهذا العنصر حالتان تحول, 217m-Pa وله عمر نصف يبلغ 1.15 مللى ثانية, و234m-Pa وله عمر نصف يبلغ 1.17 دقيقة.

ونظام الإضمحلال الأساسي قبل أكثر النظائر استقرارا 231-Pa ينتج منه إضمحلال ألفا وبعده إضمحلال بيتا. بينما يكون ناتج الإضمحلال قبل 231-Pa نظائر عنصر الأكتينيوم والنظائر الأولية بعده هو نظائر عنصر اليورانيوم.

الاحتياطات

البروتكتينيوم سام وعالى الإشعاع. ويتطلب التعامل معه احتياطات مقل المتبعة في التعامل مع البلوتونيوم.

وصلات خارجية

• العناصر على الشبكة- بروتكتينيوم
• إنه أساسي- البروتكتينيوم
• صائد المعلومات

المراجع

1. Donohue، J. (1959). "On the crystal structure of protactinium metal". Acta Crystallographica. ج. 12: 697. DOI:10.1107/S0365110X59002031.
2. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
3. "معلومات عن بروتكتينيوم على موقع jstor.org". jstor.org. مؤرشف من الأصل في 2020-01-10.
4. "معلومات عن بروتكتينيوم على موقع chemapps.stolaf.edu". chemapps.stolaf.edu. مؤرشف من الأصل في 2018-06-30.
5. "معلومات عن بروتكتينيوم على موقع id.loc.gov". id.loc.gov. مؤرشف من الأصل في 2019-12-13.

• بوابة العناصر الكيميائية
• بوابة الكيمياء