Protactinium

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Protactinium
Image illustrative de l'article Protactinium
Échantillon de protactinium 233 (zone sombre au centre) photographié en 1969.
ThoriumProtactiniumUranium
Pr
  Structure cristalline tétragonale
 
91
Pa
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
   
                                           
Pa
?
Tableau completTableau étendu
Informations générales
Nom Protactinium
Symbole Pa
Numéro atomique 91
Famille d'éléments Actinide
Groupe, période, bloc –, 7, f
Masse volumique 15,37 g·cm-3 (calculée)[1]
Couleur éclat brillant métallique argenté
No CAS 7440-13-3[2]
Propriétés atomiques
Masse atomique 231,03588 ± 0,00002 u[1]
Rayon atomique (calc) 163 pm
Rayon de covalence 200 pm[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
Système cristallin Tétragonal
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
Radioélément à activité notable
Directive 67/548/EEC


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) bien qu'en 1900, William Crookes l'ait séparé d'un échantillon d'uranium sans l'identifier (il lui donne le nom d'uranium-X)[5].

Puis Otto Hahn et Lise Meitner ont découvert en 1918 le 231Pa, plus stable, en donnant à l'élément le nom de protoactinium. Il n'a été isolé qu'en 1934 par le procédé Van-Arkel-de-Boer[5]. Le protoactinium est renommé en protactinium par l'IUPAC en 1949[6].

Isotopes[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Isotopes du protactinium.

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 ( désignant l'antineutrino électronique):

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

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.

Propriétés[modifier | modifier le code]

Le protactinium est supraconducteur avec une température critique de 1,4 K[7].

Composés[modifier | modifier le code]

Composés chimiques connus du protactinium :

Utilisation[modifier | modifier le code]

La seule utilisation du protactinium est la recherche fondamentale.

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, , 90e éd., 2804 p., Relié (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,‎ , p. 2832 - 2838 (DOI 10.1039/b801115j)
  4. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC, , 89e éd., p. 10-203
  5. a et b (en) John Emsley, Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements, Oxford, England, UK, , 347–349 p. (ISBN 0-19-850340-7, lire en ligne), « Protactinium »
  6. (en) Hammond, C. R., The Elements, in Handbook of Chemistry and Physics, 81st (ISBN 0-8493-0485-7)
  7. (en) Boris F. Myasoedov, Harold W. Kirby et Ivan G. Tananaev, The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, Springer Netherlands, (ISBN 9781402035555 et 9781402035982, DOI 10.1007/1-4020-3598-5_4, lire en ligne), chap. 4 (« Protactinium »), p. 193.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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