(лат. Protactinium)
Pa, радиоактивный химический элемент, атомный номер 91, относится к актиноидам (См.
Актиноиды)
. Первый изотоп П. (точнее, ядерный изомер) - короткоживущий
234mPa (период полураспада
T1/2 = 1,18
мин) был обнаружен в 1913 К.
Фаянсом и немецким физиком О. Герингом в радиоактивном ряду (См.
Радиоактивные ряды) урана - радия. В 1918 О.
Ган совместно с Л.
Майтнер и независимо от них Ф.
Содди и английский химик Дж. Кранстон получили и долгоживущий изотоп
231Pa (
T1/2 = 32 400 лет), относящийся к радиоактивному ряду актиноурана. В этом ряду П. - предшественник актиния (изотоп
227Ас образуется при α-распаде
231Pa), что и отражено в названии
протактиний (от греч. protos - первый). Известны изотопы П. с массовыми числами 224-237 и ядерный изомер
234m Pa. Из них наиболее устойчив
231Pa с массой 231,0359. В природе как члены естественных радиоактивных рядов встречаются
231Pa и
234Pa (специальное название последнего уран-зет, символ UZ), а также
234m Pa (уран-икс-2, UX
2).
П. - один из самых малораспространённых элементов, на его долю приходится около 1․10-10\% массы земной коры.
О нахождении и миграции П. в биосфере (См.
Биосфера) известно очень мало. В морской воде концентрация
234Pa составляет около 1․10
-19 г/л, в грунтах его значительно больше. Искусственный
233Pa интенсивно аккумулируется растениями и животными: его коэффициент накопления (т. е. отношение концентрации П. в организме к его концентрации во внешней среде) составляет у планктонной водоросли Coscinodiscus janischii 1 000 000, у донной Ulva rigida - 2000, у крабов и мидий (жабры) - 3000.
П. - блестящий светло-серый металл; существует в 2 модификациях: низкотемпературной тетрагональной, устойчивой до 1170 °С, и высокотемпературной кубической объёмноцентрированной с tпл 1560 °С, tkип 4280 °С (ориентировочно). Плотность металла 15,4 г/см3. Ниже 2 К становится сверхпроводником. Поверхность металла обычно покрыта плёнкой окисла PaO.
Конфигурация внешних электронов атома 5
f2 6
d1 7
s2. В соединениях П. проявляет степени окисления от +2 до +5 (наиболее типичны +5 и в меньшей мере +4). В степени окисления +5 атомы П. не содержат 5
f-электронов и по своему поведению похожи не на актиноиды, а на
Ниобий и
Тантал. В зависимости от условий окисления могут быть получены окислы PaO
2, Pa
6O
14, Pa
2O
5, а также три фазы переменного состава. Окисел Pa
2O
5 можно сплавить с кислым сульфатом калия (проявляет основные свойства) и с окислами щелочных и щёлочноземельных элементов (кислотные свойства Pa
2O
5). Известны галогениды и оксигалогениды П., карбид PaC, гидрид PaH
3 и др. В водных растворах ионы, содержащие Pa (V) или Pa (IV), склонны к гидролизу и полимеризации, их поведение часто невоспроизводимо, что очень затрудняет изучение элемента. Большой интерес к П. связан с возможным использованием тория для получения атомной энергии (при поглощении ядрами тория
232Th нейтронов образуется изотоп
233Th, который быстро распадается, давая β-радиоактивный
233Pa).
Лит.: Пальшин Е. С., Мясоедов Б. Ф., Давыдов А. В., Аналитическая химия протактиния, М., 1968; Формы элементов и радионуклидов в морской воде. М., 1974; Radioactivity in the marine environment, Wash., 1971.
С. С. Бердоносов.