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
Pa
Protonen/elektronen
Groep
Isotopen
231Pa
Periode
7
Elektronenconfiguratie
[Rn] 5f26d17s2
Blok
f
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
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:
(Zij stelden de naam brevium voor, vanwege de korte levensduur).
Het isotoop 231Pa werd in 1917 ontdekt in de radioactieve verval reeks van 235U:
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
Voorkomen
Protactinium is bijzonder zeldzaam: met een aandeel van 1,4.10-10 % van de aardkost staat het op plaats 84e 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.
Studie
Vicky vond de bètavakken leuk
Studie
Je hoeft geen nerd of slimbo te zijn
Studie
Bo koos voor Chemische Technologie
Studie
Chemie is meer dan alleen maar deeltjes
Studie
Werken aan nieuwe technieken voor windenergie
Stage
Tom loopt stage bij Teijin Aramid
Studie
Het mooie aan deze studie zijn de grote labs
Studie
Je bent wel met serieus werk bezig
Studie
Hoe is dat eigenlijk, chemie studeren?
Studie
Goed persoonlijk contact met docenten
Studie
Ik leer ook van dingen naast mijn studie
Studie
Scheikunde ontdek je pas tijdens het studeren
Studie
Chemische Technologie studeren in Groningen
Studie
Ik haalde vroeger zesjes voor scheikunde
Studie
Inge studeert nu verder aan de TU Eindhoven
Studie
Ik voelde mij snel thuis in deze studie
Studie
Risheet doet twee hbo-opleidingen
Studie
Positief bijdragen aan het leven van mensen
Studie
In het eerste jaar deed ik een project over bier
Studie
We hebben hier een geweldig lab
Studie
Jij en chemie? Dat geloof ik niet
Studie
Wij studeren Chemische Technologie
Studie
Je bent bij deze studie geen nummer!
Studie
Praktijklessen vind ik leuk om te doen
Studie
Chemie is alles op kleine schaal
Studie
Medicijnen maken van rotte appels
