Protactinium

élément chimique de numéro atomique 91 et de symbole Pa

Protactinium
Image illustrative de l’article Protactinium
Échantillon de protactinium 233 (zone sombre au centre) photographié en 1969.
ThoriumProtactiniumUranium
Pr
  
 
91
Pa
 
        
        
                  
                  
                                
                                
  
                      
Pa
?
Tableau completTableau étendu
Position dans le tableau périodique
SymbolePa
NomProtactinium
Numéro atomique91
Groupe
Période7e période
BlocBloc f
Famille d'élémentsActinide
Configuration électronique[Rn] 5f2 6d1 7s2
Électrons par niveau d’énergie2, 8, 18, 32, 20, 9, 2
Propriétés atomiques de l'élément
Masse atomique231,035 88 ± 0,000 02 u[1]
Rayon atomique (calc)163 pm
Rayon de covalence200 pm[2]
État d’oxydation2, 3, 4, 5
Électronégativité (Pauling)1,5
OxydeBase faible
Énergies d’ionisation[3]
1re : 5,89 eV
Isotopes les plus stables
Iso AN Période MD Ed PD
MeV
230Pa{syn.}17,4 jε
β-
1,310
0,563
230Th
230U
231Pa{syn.}32 760 aα5,149227Ac
233Pa{syn.}26,967 jβ-0,571233U
234mPa{syn.}1,17 minβ-2,29234U
Propriétés physiques du corps simple
État ordinairesolide
Masse volumique15,37 g·cm-3 (calculée)[1]
Système cristallinTétragonal
Couleuréclat brillant métallique argenté
Point de fusion1 572 °C[1]
Point d’ébullition4 026,85 °C
Énergie de fusion15 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation470 kJ·mol-1
Volume molaire15,18×10-6 m3·mol-1
Pression de vapeur5,1×10-5 Pa
Chaleur massique120 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique5,29×106 S·m-1
Conductivité thermique47 W·m-1·K-1
Divers
No CAS7440-13-3[4]
No ECHA 100.122.906
Précautions
Élément radioactif
Radioélément à activité notable

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.

Historiquemodifier

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].

Isotopesmodifier

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 jour. Cet élément possède également deux isomères peu stables, 217mPa (1,15 ms) et 234mPa (1,17 minute).

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

235
92
U
231
90
Th
+ 4
2
He
 ;
231
90
Th
231
91
Pa
+ e + νe.
  • l'isotope 234m est issu de la désintégration β du thorium 234 selon :
238
92
U
234
90
Th
+ 4
2
He
 ;
234
90
Th
234m
91
Pa
+ e + νe.

Du fait de son rayonnement α 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.

Gisementsmodifier

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.

Propriétésmodifier

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

Composés chimiquesmodifier

Composés connus du protactinium :

Utilisationsmodifier

Le protactinium a été utilisé dans des scintillateurs de détection de rayons X et des céramiques de condensateurs. L'isotope 231Pa est également utilisé dans la méthode de datation 231Pa / 235U[7].

Notes et référencesmodifier

  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. (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)
  3. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC, , 89e éd., p. 10-203
  4. Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
  5. a et b (en) John Emsley, Nature's Building Blocks : An A-Z Guide to the Elements, Oxford, England, UK, Oxford University Press, (1re éd. 2001), 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, CRC press, , 81e éd., 2712 p. (ISBN 978-0-8493-0485-9 et 0-8493-0485-7, lire en ligne).
  7. a et b (en) Boris F. Myasoedov, Harold W. Kirby et Ivan G. Tananaev, The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, Springer Netherlands, (ISBN 978-1-4020-3555-5 et 9781402035982, DOI 10.1007/1-4020-3598-5_4, lire en ligne), chap. 4 (« Protactinium »), p. 188-193.

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