Hulp bij leren Periodiek systeem

Protactinium

91

Pa/Protactinium

Protactinium is zeer schaars, radioactief en giftig. Als verval product van uranium-238 is het te vinden in uraniumertsen. Het heeft een proton méér dan thorium en staat dus een positie hoger in het periodiek systeem. Opmerkelijk genoeg heeft het een lager atoomgewicht, omdat de meest voorkomende isotopen minder neutronen in hun kern hebben dan thorium. Deze situatie komt vier keer voor in het periodiek systeem.

Symbool

Protonen/elektronen

Groep

Isotopen

²³¹Pa

Periode

Elektronenconfiguratie

[Rn] 5f²6d¹7s²

Blok

Elektronencofiguratie Bohr

2,8,18,32,20,9,2

Bij kamertemperatuur

vast

Elektronegativiteit

1,5 (Pauling)

Dichtheid

15400 kg m^-3

Atoomstraal

156 ^.10^-12m

Smeltpunt

1572 ^oC (1845 K)

Relatieve atoommassa

231

Kookpunt

4000 ^oC (4273 K)

Soortelijke warmte

–

Warmtegeleidingscoëfficiënt

–

Selecteer

Toepassingen

Naam & ontdekking

Voorkomen

Bereiding

Beeld en audio

Toepassingen

Naam & ontdekking

Voorkomen

Bereiding

Beeld en audio

Toepassingen

Wetenschappelijk onderzoek

De toepassingen van het schaarse en lastig te hanteren protactinium zijn beperkt tot wetenschappelijk onderzoek, onder andere als stralingsbron en als tracer (²³³Pa-verbindingen). Het is tevens een tussenschakel in de productie van ²³³U, een splijtstof voor bepaalde typen kernreactoren.

Naam & ontdekking

Naam

De naam protactinium is samengesteld uit het Griekse woord protos en de naam van element 89: actinium. Protos betekent ‘voorafgaand aan’ of ‘stamvader van’. De naam is gegeven omdat het radioactieve protactinium vervalt tot actinium onder de uitzending van α-deeltjes. De oorspronkelijke naam was protOactinium. In 1949 werd dit vereenvoudigd tot protactinium.

Ontdekking

Het bestaan van protactinium werd al in 1871 door Mendelejev afgeleid uit de structuur van het periodiek systeem.

In 1913 ontdekten de Pools-Amerikaanse chemicus Kasimierz Fajans (foto) en zijn Duitse collega Oswald Helmuth Göhring het protactinium isotoop ²³⁴Pa als instabiel tussenproduct in de radioactieve vervalreeks van ²³⁸U:

{}_{92}^{238}U \to {}_{90}^{234}{Th} + {}_{91}^{234 m}{Pa}

${}_{90}^{234}{Th} \to {}_{91}^{234 m}{Pa} + e$

${}_{91}^{234 m}{Pa} \to {}_{92}^{234}U + e$ (Zij stelden de naam brevium voor, vanwege de korte levensduur).

Het isotoop ²³¹Pa werd in 1917 ontdekt in de radioactieve verval reeks van ²³⁵U:

{}_{92}^{235}U \to {}_{90}^{231}{Th} + {}_{91}^{231 m}{Pa}

${}_{90}^{231}{Th} \to {}_{91}^{231 m}{Pa} + e$

${}_{91}^{231 m}{Pa} \to {}_{89}^{227}{Ac} + 2e$ Dit gebeurde – onafhankelijk van elkaar – zowel door de Engelse radiochemici John Cranston en Frederick Soddy als door hun Duitse collega’s Otto Hahn en Lise Meitner. De laatsten onderzochten de chemische eigenschappen van protactinium en zijn verbindingen. Zij stelden de naam prot(o)actinium voor omdat het radioactief verval immers actinium oplevert.

Voorkomen

Protactinium is bijzonder zeldzaam: met een aandeel van 1,4.10^-10 % van de aardkost staat het op plaats 84^e in de rangorde van in de natuur voorkomende elementen. Vrijwel al het natuurlijke protactinium is ²³¹Pa, een verval product van ²³⁸U. In het mineraal pekblende of uraniet, dat hoofdzakelijk uit UO₂ bestaat (foto), komt protactinium gewoonlijk voor in enkele tienden ppm.

Winning

In de Democratische Republiek Congo is uraniumerts te vinden met ongeveer 3 ppm protactinium. Verbindingen van protactinium worden tegenwoordig (op de schaal van enkele grammen) gewonnen bij de opwerking van splijtstofstaven van kernreactoren.

Bereiding

Vroeger

De Duitse nuclair chemicus Aristid von Grosse was in 1934 de eerste die een minuscule hoeveelheid elementair protactinium wist te vervaardigen. Hij deed dat door ontleding van het jodide (PaI₅) in hoog vacuüm, waarbij het metaal zich afzette op een gloeiende wolfraamdraad. Het jodide verkreeg hij uit protactiniumoxide (Pa₂O₅) waarvan hij in 1927 als eerste 2 mg had weten te isoleren.

In 1961 wist de Atomic Energy Authority van het Verenigd Koninkrijk (UKAEA) 125 gram 99,9% zuivere protactinium te produceren, uitgaand van 60 ton afvalmateriaal, via een dozijn processtappen. In totaal kostte dat bijna tweehonderdduizend Britse ponden (destijds een half miljoen dollar). Gedurende enkele jaren was het de enige bron van protactinium.

Tegenwoordig

Verbindingen van protactinium worden tegenwoordig (op de schaal van enkele grammen) gewonnen bij de opwerking van splijtstofstaven van kernreactoren.

Bekijk foto’s en filmpjes

Beluister podcasts (Engels)

Podcast

Protactinium - Royal Society of Chemistry

Luister de podcast

Scheikunde studeren

Wat vinden zij van de studies en het werk?

Opzoek naar de Ronaldo onder de nanodeeltjes

Wo | Onderzoek & Wetenschap

Beroep

Opzoek naar de Ronaldo onder de nanodeeltjes

Lotte doet onderzoek naar nanodeeltjes.

91

Pa/Protactinium

Toepassingen

Toepassingen

Wetenschappelijk onderzoek

Naam & ontdekking

Naam

Ontdekking

Voorkomen

Voorkomen

Winning

Bereiding

Vroeger

Tegenwoordig

Protactinium - Periodic Videos

Protactinium - Elektronenschillen

Protactinium - Royal Society of Chemistry

Scheikunde studeren

Beroep

Opzoek naar de Ronaldo onder de nanodeeltjes

Beroep

Vicky vond de bèta vakken leuk

Beroep

Een huid voor robots

Beroep

Als chemisch technoloog blijf je je ontwikkelen

Beroep

Een stromend, staalhard materiaal

Studie

Chemische Technologie studeren in Groningen

Studie

Ik leer ook van dingen naast mijn studie

Studie

Jij en chemie? Dat geloof ik niet

Bedrijf | Beroep

Positief bijdragen aan het leven van mensen

Beroep

Spioneren met je immuunsysteem

Studie

Medicijnen maken van rotte appels

Beroep

Katalysatoren tegen klimaatverandering

Studie

Praktijklessen vind ik leuk om te doen

Beroep

De wereld voeden met licht

Studie

We hebben hier een geweldig lab

Beroep

Oersoep en afvalwater

Beroep

Als chemisch analist moet je kritisch zijn

Beroep

Slim membranen maken; in water

Studie

Chemie is meer dan alleen maar deeltjes

Beroep

Als chemisch technoloog is elke dag anders

Studie

Je bent wel met serieus werk bezig

Beroep

Kunnen we een implantaat 3D printen?

Studie

Bo koos voor Chemische Technologie

Beroep

Levend materiaal op basis van de natuur

Studie

Foute keuzes bestaan niet

Beroep

Aanval door ons eigen immuunsysteem

Beroep

Van het laboratorium naar Pinkpop

Studie

Ik voelde mij snel thuis in deze studie

Beroep

Op kleine schaal grote problemen oplossen

Studie

Goed persoonlijk contact met docenten

Beroep

Een chemische gereedschapskist voor de toekomst