L’elemento chimico protoattinio è classificato come un metallo attinide. Fu scoperto nel 1913 da Kasimir Fajans e Oswald Göhring.
Data Zone
| Classificazione: | Il protoattinio è un metallo attinide |
| Colore: | argenteo |
| Peso atomico: | 231.0359, nessun isotopo stabile |
| Stato: | solido |
| Punto di fusione: | 1570 oC, 1843 K |
| Punto di ebollizione: | 4000 oC, 4273 K |
| Elettroni: | 91 |
| Protoni: | 91 |
| Neutroni nell’isotopo più abbondante: | 140 |
| Gusci di elettroni: | 2,8,18,32,20,9,2 |
| Configurazione degli elettroni: | 5f2 6d1 7s2 |
| Densità @ 20oC: | 15.4 g/cm3 |
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| Volume atomico: | 15.0 cm3/mol |
| Struttura: | fcc: cubico a facce centrate |
| Durezza: | – |
| Capacità termica specifica | 0,12 J g-1 K-1 |
| Calore di fusione | 12.34 kJ mol-1 |
| Calore di atomizzazione | – |
| Calore di vaporizzazione | 481 kJ mol-1 |
| 1a energia di ionizzazione | 568 kJ mol-1 |
| 2a energia di ionizzazione | – |
| 3a energia di ionizzazione | – |
| Affinità degli elettroni | – |
| Numero minimo di ossidazione | 0 |
| Minimo numero comune di ossidazione | 0 |
| Numero massimo di ossidazione | 5 |
| Massimo numero comune di ossidazione. | 5 |
| Elettronegatività (Scala Pauling) | 1.5 |
| Volume di polarizzabilità | 25.4 Å3 |
| Reazione con aria | – |
| Reazione con 15 M HNO3 | – |
| Reazione con 6 M HCl | – |
| Reazione con 6 M NaOH | nessuno |
| Ossido(i) | PaO PaO2 Pa2O5 |
| Idruro(i) | PaH3 |
| Cloruro(i) | PaCl4 PaCl5 |
| Raggio atomico | 163 pm |
| Raggio ionico (ione 1+) | – |
| Raggio ionico (2+ ione) | – |
| Raggio ionico (3+ ione) | 118 pm |
| Raggio ionico (1- ione) | – |
| Raggio ionico (2- ione) | – |
| Raggio ionico (3- ione) | – |
| Conducibilità termica | 47 W m-1 K-1 |
| Conducibilità elettrica | 5.6 x 106 S m-1 |
| Punto di congelamento/fusione: | 1570 oC, 1843 K |
Lise Meitner e Otto Hahn in laboratorio.
Scoperta del protoattinio
La storia della scoperta del protoattinio attraversa diversi anni. Il chimico polacco Kasimir Fajans e il chimico tedesco Oswald Göhring scoprirono il protoattinio nel 1913 a Karlsruhe, Germania. Chiamarono l’elemento ‘brevium’ perché l’isotopo che avevano trovato (protoattinio-234) ha un’emivita molto breve (1,17 minuti). (1),(2)
Otto Hahn e Lise Meitner al Kaiser Wilhelm Institute di Berlino, scoprirono un isotopo molto più longevo nel 1917: il protoattinio-231 (emivita di 32 670 anni). Hahn e Meitner stavano cercando una “sostanza madre” che decadesse in attinio.
Otto Hahn scrisse che il loro obiettivo era “trovare quella sostanza che… forma il punto di partenza per la serie dell’attinio, e determinare se e attraverso quali intermedi l’attinio deriva.” (1)
Il loro lavoro fu interrotto dalla prima guerra mondiale. Nel 1917 esaminarono i residui di silice che avevano estratto dalla pechblenda (ossido di uranio) più di due anni prima.
Identificarono il protoattinio-231 stabilendo che nessuna sostanza conosciuta avrebbe potuto emettere le particelle alfa che furono osservate e dall’attinio prodotto.
Frederic Soddy e John Cranston scoprirono anche il protoattinio indipendentemente nel 1917, all’Università di Glasgow, Scozia. (1),(3)
Nel 1927 Aristid von Grosse isolò l’ossido di protoattinio (Pa2O5). Nel 1934 isolò l’elemento dall’ossido convertendolo allo ioduro (PaI5) e poi lo decompose usando un filamento riscaldato in un alto vuoto. (4)
Il nome dell’elemento deriva da una combinazione della parola greca ‘protos’ che significa primo e ‘attinio’.
Aspetto e caratteristiche
Effetti nocivi:
Il protoattinio è nocivo a causa della sua radioattività ed è anche tossico.
Caratteristiche:
Il protoattinio è un metallo molto raro, lucido, argenteo, altamente radioattivo che si appanna lentamente in aria all’ossido.
Quasi tutto il protoattinio naturale è l’isotopo 231. Emette radiazioni alfa ed è prodotto attraverso il decadimento dell’uranio-235.
Il protoattinio è uno degli elementi naturali più rari e costosi.
La più grande quantità di protoattinio ottenuta finora è stata 125 grammi nel 1961 dalla Great Britain Atomic Energy Authority. L’estrazione è stata fatta da 60 tonnellate di materiale di scarto nucleare. (5)
Usi del protoattinio
Il protoattinio è usato principalmente per scopi di ricerca.
Il protoattinio-231 combinato con il torio-230 può essere usato per datare sedimenti marini. (6)
Abbondanza e isotopi
Abbondanza crosta terrestre: 0.1 parte per trilione, 0.001 per mole
Abbondanza sistema solare: trascurabile
Costo, puro: 280 dollari per g
Costo, sfuso: per 100g
Fonte: Il protoattinio si presenta naturalmente in quantita’ minime (fino a 3 parti per milione) nei minerali di uranio. Il protoattinio puo’ anche essere ottenuto come sottoprodotto della lavorazione dell’uranio.
Isotopi: Il protoattinio ha 27 isotopi la cui emivita è nota, con numeri di massa da 212 a 238. Il protoattinio non ha isotopi stabili. I suoi isotopi più longevi sono 231Pa, con un’emivita di 32.760 anni, 233Pa con un’emivita di 26,967 giorni e 230Pa con un’emivita di 17,4 giorni.
- Ruth Lewin Sime, The Discovery of Protactinium, Journal of Chemical Education, 63.8 agosto 1986 pagine 653 – 657.
- Jeremy Bernstein, Plutonio: A History of the World’s Most Dangerous Element., National Academies Press, 2007 pagina 40.
- Scoperta del protoattinio, Università di Glasgow
- John Emsley, Nature’s building blocks: an A-Z guide to the elements, Oxford University Press, 2003 pagina 348.
- Andrew Ede, L’elemento chimico: una prospettiva storica., Greenwood Publishing Group, 2006 pagina 146.
- John P Rafferty, Geochronology, Dating, and Precambrian Time: The Beginning of the World as We Know It, The Rosen Publishing Group, 2010 pagina 152.
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"Protactinium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 28 Feb. 2015. Web. <https://www.chemicool.com/elements/protactinium.html>.