Das chemische Element Protactinium zählt zu den Actiniden. Es wurde im Jahr 1913 von Kasimir Fajans und Oswald Göhring entdeckt.
Datenbereich
| Klassifizierung: | Protactinium ist ein Actinidenmetall |
| Farbe: | silbrig |
| Atomgewicht: | 231.0359, keine stabilen Isotope |
| Zustand: | fest |
| Schmelzpunkt: | 1570 oC, 1843 K |
| Siedepunkt: | 4000 oC, 4273 K |
| Elektronen: | 91 |
| Protonen: | 91 |
| Neutronen im häufigsten Isotop: | 140 |
| Elektronenschalen: | 2,8,18,32,20,9,2 |
| Elektronenkonfiguration: | 5f2 6d1 7s2 |
| Dichte @ 20oC: | 15.4 g/cm3 |
Mehr anzeigen, darunter: Wärme, Energie, Oxidation,
Reaktionen, Verbindungen, Radien, Leitfähigkeiten
| Atomisches Volumen: | 15.0 cm3/mol |
| Struktur: | fcc: kubisch-flächenzentriert |
| Härte: | – |
| Spezifische Wärmekapazität | 0,12 J g-1 K-1 |
| Schmelzwärme | 12.34 kJ mol-1 |
| Zerstäubungswärme | – |
| Verdampfungswärme | 481 kJ mol-1 |
| 1. Ionisierungsenergie | 568 kJ mol-1 |
| 2. Ionisierungsenergie | – | 3. Ionisierungsenergie | – |
| Elektronenaffinität | – |
| Min. Oxidationszahl | 0 |
| Min. gemeinsame Oxidationszahl | 0 |
| Maximale Oxidationszahl | 5 |
| Max. gemeinsame Oxidationszahl | 5 |
| Elektronegativität (Pauling-Skala) | 1,5 |
| Polarisierbarkeitsvolumen | 25.4 Å3 |
| Reaktion mit Luft | – |
| Reaktion mit 15 M HNO3 | – |
| Reaktion mit 6 M HCl | – |
| Reaktion mit 6 M NaOH | keine |
| Oxid(e) | PaO PaO2 Pa2O5 |
| Hydrid(e) | PaH3 |
| Chlorid(e) | PaCl4 PaCl5 |
| Atomischer Radius | 163 pm |
| Ionischer Radius (1+ Ion) | – |
| Ionenradius (2+ Ion) | – |
| Ionenradius (3+ Ion) | 118 pm |
| Ionenradius (1- Ion) | – |
| Ionenradius (2- Ion) | – |
| Ionenradius (3- Ion) | – |
| Wärmeleitfähigkeit | 47 W m-1 K-1 |
| Elektrische Leitfähigkeit | 5.6 x 106 S m-1 |
| Gefrier-/Schmelzpunkt: | 1570 oC, 1843 K |
Lise Meitner und Otto Hahn im Labor.
Entdeckung von Protactinium
Die Entdeckungsgeschichte von Protactinium erstreckt sich über mehrere Jahre. Der polnische Chemiker Kasimir Fajans und der deutsche Chemiker Oswald Göhring entdeckten Protactinium im Jahr 1913 in Karlsruhe. Sie nannten das Element „Brevium“, weil das von ihnen gefundene Isotop (Protactinium-234) eine sehr kurze Halbwertszeit (1,17 Minuten) hat. (1),(2)
Otto Hahn und Lise Meitner am Kaiser-Wilhelm-Institut in Berlin, entdeckten 1917 ein viel langlebigeres Isotop: Protactinium-231 (Halbwertszeit von 32 670 Jahren). Hahn und Meitner waren auf der Suche nach einer „Muttersubstanz“, die zu Actinium zerfällt.
Otto Hahn schrieb, ihr Ziel sei es, „diejenige Substanz zu finden, die … den Ausgangspunkt für die Actinium-Reihe bildet, und festzustellen, ob und durch welche Zwischenstufen Actinium abgeleitet wird.“ (1)
Die Arbeiten wurden durch den Ersten Weltkrieg unterbrochen. 1917 untersuchten sie Siliziumdioxid-Rückstände, die sie über zwei Jahre zuvor aus Pechblende (Uranoxid) gewonnen hatten.
Sie identifizierten Protactinium-231, indem sie feststellten, dass keine bekannte Substanz die beobachteten Alphateilchen und das erzeugte Actinium hätte emittieren können.
Frederic Soddy und John Cranston entdeckten ebenfalls 1917 unabhängig voneinander Protactinium an der Universität von Glasgow, Schottland. (1),(3)
Im Jahr 1927 isolierte Aristid von Grosse Protactiniumoxid (Pa2O5). 1934 isolierte er das Element aus dem Oxid durch Umwandlung in das Iodid (PaI5) und zersetzte es anschließend mit Hilfe eines Heizfadens im Hochvakuum. (4)
Der Name des Elements leitet sich aus einer Kombination des griechischen Wortes „protos“ für „erster“ und „Actinium“ ab.
Erscheinungsbild und Eigenschaften
Schädliche Wirkungen:
Protactinium ist aufgrund seiner Radioaktivität gesundheitsschädlich und auch giftig.
Eigenschaften:
Protactinium ist ein sehr seltenes, silbrig glänzendes, hochradioaktives Metall, das an der Luft langsam zum Oxid anläuft.
Bei fast allen natürlich vorkommenden Protactinium handelt es sich um das Isotop 231. Es emittiert Alphastrahlung und entsteht durch den Zerfall von Uran-235.
Protactinium ist eines der seltensten und teuersten natürlich vorkommenden Elemente.
Die größte bisher gewonnene Menge an Protactinium waren 125 Gramm im Jahr 1961 von der Great Britain Atomic Energy Authority. Die Gewinnung erfolgte aus 60 Tonnen nuklearem Abfallmaterial. (5)
Verwendung von Protactinium
Protactinium wird vor allem für Forschungszwecke verwendet.
Protactinium-231 in Kombination mit Thorium-230 kann zur Datierung von Meeressedimenten verwendet werden. (6)
Häufigkeit und Isotope
Häufigkeit Erdkruste: 0,1 Teil pro Billion , 0,001 durch Mol
Häufigkeit Sonnensystem: vernachlässigbar
Kosten, rein: $280 pro g
Kosten, lose: pro 100g
Quelle: Protactinium kommt in der Natur in winzigen Mengen (bis zu 3 Teilen pro Million) in Uranerzen vor. Protactinium kann auch als Nebenprodukt der Uranverarbeitung gewonnen werden.
Isotope: Protactinium hat 27 Isotope, deren Halbwertszeiten bekannt sind, mit den Massenzahlen 212 bis 238. Protactinium hat keine stabilen Isotope. Seine langlebigsten Isotope sind 231Pa mit einer Halbwertszeit von 32.760 Jahren, 233Pa mit einer Halbwertszeit von 26,967 Tagen und 230Pa mit einer Halbwertszeit von 17,4 Tagen.
- Ruth Lewin Sime, The Discovery of Protactinium, Journal of Chemical Education, 63.8 August 1986, Seiten 653 – 657.
- Jeremy Bernstein, Plutonium: A History of the World’s Most Dangerous Element., National Academies Press, 2007 Seite 40.
- Discovery of Protactinium, University of Glasgow
- John Emsley, Nature’s building blocks: an A-Z guide to the elements, Oxford University Press, 2003 Seite 348.
- Andrew Ede, The chemical element: a historical perspective., Greenwood Publishing Group, 2006 Seite 146.
- John P Rafferty, Geochronology, Dating, and Precambrian Time: The Beginning of the World as We Know It, The Rosen Publishing Group, 2010, Seite 152.
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"Protactinium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 28 Feb. 2015. Web. <https://www.chemicool.com/elements/protactinium.html>.