Protactinium

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Protactinium
ThoriumProtactiniumUranium
Pr
  Structure cristalline orthorhombique
 
91
Pa
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Pa
Uqu
Tableau completTableau étendu
Informations générales
Nom, symbole, numéro Protactinium, Pa, 91
Série chimique actinide
Groupe, période, bloc L/A, 7, f
Masse volumique 15,37 g·cm-3 (calculée)[1]
Couleur éclat métallique argenté brillant
No CAS 7440-13-3 [2]
Propriétés atomiques
Masse atomique 231,03588 ± 0,00002 u[1]
Rayon atomique (calc) 163 pm
Rayon de covalence 2,00 Å [3]
Configuration électronique [Rn] 7s2 5f2 6d1
 
Électrons par niveau d’énergie 2, 8, 18, 32, 20, 9, 2
État(s) d’oxydation 2, 3, 4, 5
Oxyde base faible
Structure cristalline orthorhombique
Propriétés physiques
État ordinaire solide
Point de fusion 1 572 °C [1]
Point d’ébullition 4 026,85 °C
Énergie de fusion 15 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation 470 kJ·mol-1
Volume molaire 15,18×10-6 m3·mol-1
Pression de vapeur 5,1×10-5 Pa
Divers
Électronégativité (Pauling) 1,5
Chaleur massique 120 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique 5,29×106 S·m-1
Conductivité thermique 47 W·m-1·K-1
Énergies d’ionisation[4]
1re : 5,89 eV
Isotopes les plus stables
Iso AN Période MD Ed PD
MeV
230Pa {syn.} 17,4 j ε
β-
1,310
0,563
230Th
230U
231Pa {syn.} 32 760 a α 5,149 227Ac
233Pa {syn.} 26,967 j β- 0,571 233U
234mPa {syn.} 1,17 min β- 2,29 234U
Précautions
Élément radioactif
Élément radioactif
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le protactinium est un élément chimique de symbole Pa et de numéro atomique 91.

C'est un métal gris-argent de la famille des actinides.

Son nom est composé du mot grec πρῶτος « premier » et d'« actinium », le protactinium 231 précédant l'actinium dans la chaîne de désintégration radioactive de l'uranium 235.

Historique[modifier | modifier le code]

L'isotope 234Pa a été identifié en 1913 par Kasimir Fajans et Otto H. Göhring, qui l'avaient nommé « brévium » (bref).

Puis Otto Hahn et Lise Meitner ont découvert en 1918 le 231Pa, plus stable, en donnant à l'élément son nom actuel. Il n'a été isolé qu'en 1934.

Propriétés[modifier | modifier le code]

Parmi les 29 isotopes connus du protactinium, aucun n'est stable. Les plus stables sont 231Pa (demi-vie 32 760 ans), 233Pa (période 26,967 jours) et 230Pa (période 17,4 jours). Tous les autres isotopes ont des périodes inférieures à 1,6 jours. Cet élément possède également deux isomères peu stables, 217mPa (1,15 ms) et 234mPa (1,17 minutes).

Deux des isotopes du protactinium sont des produits intermédiaires situés en seconde position dans la chaîne de désintégration radioactive de l'uranium naturel :

  • l'isotope 231 est issu de la désintégration β- du thorium 231 selon ( \bar \nu_e désignant l'antineutrino électronique):

{}^{235}\hbox{U}\;\to\;^{231}\hbox{Th}\;+\;\alpha

{}^{231}\hbox{Th}\;\to\;^{231}\hbox{Pa}\;+\;e^-+\;\bar \nu_e

  • l'isotope 234m est issu de la désintégration β- du thorium 234 selon :

{}^{238}\hbox{U}\;\to\;^{234}\hbox{Th}\;+\;\alpha

{}^{234}\hbox{Th}\;\to\;^{234m}\hbox{Pa}\;+\;e^-+\;\bar \nu_e

Du fait de son rayonnement alpha intense, le protactinium 231 est très radiotoxique par ingestion (0,71 μSv/Bq pour un adulte) et par inhalation (jusqu’à 140 μSv/Bq pour un adulte), soit des valeurs supérieures à celles du plutonium 238.

Gisements[modifier | modifier le code]

Le protactinium est présent en très faible quantité (typiquement de l'ordre de 1 ppm) dans les gisements naturels de minéraux uranifères (type pechblende), où il se forme lors de la lente décroissance radioactive de l'uranium. C'est un des plus rares et des plus coûteux des éléments naturels.

Utilisation[modifier | modifier le code]

La seule utilisation du protactinium est la recherche fondamentale.

Composés[modifier | modifier le code]

Composés chimiques connus du protactinium:

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a, b et c (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc,‎ 2009, 90e éd., Relié, 2804 p. (ISBN 978-1-420-09084-0)
  2. Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
  3. (en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, « Covalent radii revisited », Dalton Transactions,‎ 2008, p. 2832 - 2838 (DOI 10.1039/b801115j)
  4. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC,‎ 2009, 89e éd., p. 10-203

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1 H He
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