L’élément chimique protactinium est classé parmi les métaux actinides. Il a été découvert en 1913 par Kasimir Fajans et Oswald Göhring.
Zone de données
| Classification : | Le protactinium est un métal actinide |
| Couleur : | argentée | Poids atomique : | 231.0359, pas d’isotopes stables |
| État : | solide | Point de fusion : | 1570 oC, 1843 K |
| Point d’ébullition: | 4000 oC, 4273 K |
| Électrons: | 91 |
| Protons : | 91 |
| Neutrons dans l’isotope le plus abondant : | 140 |
| Electron shells : | 2,8,18,32,20,9,2 |
| Configuration des électrons : | 5f2 6d1 7s2 |
| Densité à 20oC : | 15.4 g/cm3 |
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| Volume atomique: | 15.0 cm3/mol | Structure : | fcc : cubique à faces centrées | Dureté : | – |
| Capacité thermique spécifique | 0,12 J g-1 K-1 | |
| Chaleur de fusion | 12.34 kJ mol-1 | Chaleur d’atomisation | – | Chaleur de vaporisation | 481 kJ mol-1 |
| 1ère énergie d’ionisation | 568 kJ mol-.1 | |
| 2ème énergie d’ionisation | – | |
| 3ème énergie d’ionisation | – | |
| Affinité électronique | – | |
| Nombre d’oxydation minimal | 0 | |
| Min. nombre d’oxydation commun | 0 | |
| Nombre d’oxydation maximal | 5 | |
| Nombre d’oxydation commun maximal | . | 5 |
| Electronégativité (échelle de Pauling) | 1,5 | |
| Volume de polarisabilité | 25.4 Å3 | |
| Réaction avec l’air | – | |
| Réaction avec 15 M HNO3 | – | |
| Réaction avec 6 M HCl | – | |
| Réaction avec 6 M NaOH | aucune | |
| Oxyde(s) | PaO PaO2 Pa2O5 | |
| Hydrure(s) | PaH3 | Chlorure(s) | PaCl4 PaCl5 | Rayon atomique | 163 pm | Rayon ionique (ion 1+) | – |
| – | Rayon ionique (ion 3+) | 118 pm |
| Rayon ionique (ion 1- ion) | – | |
| Rayon ionique (2- ion) | – | |
| Rayon ionique (3- ion) | – | |
| Conductivité thermique | 47 W m-1 K-1 | |
| Conductivité électrique | 5.6 x 106 S m-1 | |
| Point de congélation/fusion : | 1570 oC, 1843 K |
Lise Meitner et Otto Hahn au laboratoire.
Découverte du protactinium
L’histoire de la découverte du protactinium s’étend sur plusieurs années. Le chimiste polonais Kasimir Fajans et le chimiste allemand Oswald Göhring ont découvert le protactinium en 1913 à Karlsruhe, en Allemagne. Ils ont appelé l’élément « brevium » car l’isotope qu’ils avaient trouvé (protactinium-234) a une demi-vie très courte (1,17 minute). (1),(2)
Otto Hahn et Lise Meitner, à l’Institut Kaiser Wilhelm de Berlin, ont découvert en 1917 un isotope à la vie beaucoup plus longue : le protactinium-231 (demi-vie de 32 670 ans). Hahn et Meitner étaient à la recherche d’une « substance mère » qui se décomposait en actinium.
Otto Hahn a écrit que leur objectif était de « trouver cette substance qui… constitue le point de départ de la série de l’actinium, et de déterminer si et par quels intermédiaires l’actinium est dérivé. » (1)
Leur travail a été interrompu par la Première Guerre mondiale. En 1917, ils ont examiné des résidus de silice qu’ils avaient extraits de la pechblende (oxyde d’uranium) plus de deux ans auparavant.
Ils ont identifié le protactinium-231 en établissant qu’aucune substance connue n’avait pu émettre les particules alpha observées et par l’actinium produit.
Frederic Soddy et John Cranston ont également découvert le protactinium indépendamment en 1917, à l’université de Glasgow, en Écosse. (1),(3)
En 1927, Aristid von Grosse a isolé l’oxyde de protactinium (Pa2O5). En 1934, il isole l’élément de l’oxyde en le transformant en iodure (PaI5), puis le décompose à l’aide d’un filament chauffé sous un vide poussé. (4)
Le nom de l’élément vient de la combinaison du mot grec « protos » qui signifie premier et « actinium ».
Apparence et caractéristiques
Effets nocifs :
Le protactinium est nocif en raison de sa radioactivité et est également toxique.
Caractéristiques:
Le protactinium est un métal très rare, brillant, argenté et hautement radioactif qui se ternit lentement à l’air en oxyde.
La quasi-totalité du protactinium naturel est l’isotope 231. Il émet un rayonnement alpha et est produit par la désintégration de l’uranium 235.
Le protactinium est l’un des éléments naturels les plus rares et les plus chers.
La plus grande quantité de protactinium obtenue jusqu’à présent a été de 125 grammes en 1961 par l’Autorité de l’énergie atomique de Grande-Bretagne. L’extraction a été faite à partir de 60 tonnes de déchets nucléaires. (5)
Utilisations du protactinium
Le protactinium est utilisé principalement à des fins de recherche.
Le protactinium-231 combiné au thorium-230 peut être utilisé pour dater les sédiments marins. (6)
Abondance et isotopes
Abondance croûte terrestre : 0,1 partie par billion , 0,001 par moles
Abondance système solaire : négligeable
Coût, pur : 280 $ par g
Coût, en vrac : par 100g
Source : Le protactinium est présent naturellement en quantités infimes (jusqu’à 3 parties par million) dans les minerais d’uranium. Le protactinium peut également être obtenu comme sous-produit du traitement de l’uranium.
Isotopes : Le protactinium a 27 isotopes dont les demi-vies sont connues, avec des numéros de masse de 212 à 238. Le protactinium n’a pas d’isotopes stables. Ses isotopes les plus longs sont 231Pa, avec une demi-vie de 32 760 ans, 233Pa avec une demi-vie de 26,967 jours et 230Pa avec une demi-vie de 17,4 jours.
- Ruth Lewin Sime, La découverte du protactinium…, Journal of Chemical Education., 63.8 août 1986 pages 653 – 657.
- Jeremy Bernstein, Plutonium : Une histoire de l’élément le plus dangereux du monde…, National Academies Press, 2007 page 40.
- Découverte du Protactinium, Université de Glasgow
- John Emsley, Nature’s building blocks : an A-Z guide to the elements…, Oxford University Press, 2003 page 348.
- Andrew Ede, L’élément chimique : une perspective historique…, Greenwood Publishing Group, 2006 page 146.
- John P Rafferty, Géochronologie, datation et temps précambrien : le début du monde tel que nous le connaissons…, The Rosen Publishing Group, 2010 page 152.
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"Protactinium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 28 Feb. 2015. Web. <https://www.chemicool.com/elements/protactinium.html>.
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