Протактиний

В 1913 г. Фаянс и Гёринг открыли в продуктах распада урана изотоп UX₂ (²³⁴Pa) с периодом полураспада около 1 мин., названный из-за короткого времени жизни «бревием». Затем Блек, Ган и Мейтнер обнаружили сходство свойств UX₂ с танталом.

В 1918 г. Ган и Мейтнер в урановой смолке и, независимо от них Содде и Кренстон, открыли долгоживущий изотоп протактиния, названного так, потому что он являлся предшественником актиния.

Происхождение протактиния — название

Так как протактиний служит родоначальником актиния (при α-распаде ²³¹Pa образуется ²²⁷Ac), ему было присвоено современное название.

Свойства протактиния

Протактиний — светло-серый металл, по твёрдости приближающийся к урану. При температуре 2^oК обладает сверхпроводимостью.

Металлический протактиний кристаллизуется в тетрагональной сингонии. При 1170^оС существует объемно-центрированная кубическая модификация.

Протактиний на воздухе обычно покрывается тонкой плёнкой монооксида. Легко реагирует с водородом при 250-300^оС, образуя гидрид PaH₃. С иодом образует летучие иодиды сложного состава.

Радиоактивные свойства некоторых изотопов протактиния:

Получение

Из природных источников — остатков от переработки урановой смолки — можно получить только ²³¹Pa. Кроме того, ²³¹Pa можно получить облучением ²³⁰Th медленными нейтронами:

²³⁰Th(n,γ)²³¹Th (β^--распад, T_1/2 = 25.6 ч) → ²³¹Pa

или при облучении ²³²Th быстрыми нейтронами по реакции

²³²Th(n, 2n)²³¹Th (β^--распад, T_1/2 = 25.6 ч) → ²³²Pa

Изотоп ²³³Pa также получают из тория:

²³²Th(n,γ)²³³Th (β^--распад, T_1/2 = 23.5 мин.) → ²³³Pa

Металлический протактиний получают при восстановлении PaF₄ парами бария или кальция при 1400-1500^оС.

Применение

Ввиду малого содержания в земной коре (содержание от массы Земли составляет 0,1 миллиардная доль процента) и крайней токсичности элемент имеет крайне узкое применение-добавка к ядерному горючему. На тонну урана содержание протактиния составляет 0,34 г.

Биологическая роль и особенности экспериментальной работы

Протактиний и его соединения чрезвычайно радиоактивны и радиотоксичны. Сравнительное количество протактиния в 250 миллионов раз токсичнее такого же количества синильной кислоты.

²³¹Pa в организме человека склонен накапливаться в почках и костях. ПДК для ²³¹Pa в воздухе рабочих помещений 5,6·10⁻⁴ Бк/м³. Максимальное безопасное количество протактиния при попадании в организм человека составляет 0.03 мккюри, что соответствует 0.5 мкг (такое количество протактиния не видно даже в хороший микроскоп).