Protaktyn (Pa)

Protaktyn w układzie okresowym

Pierwiastek leży w siódmym okresie, czyli w siódmym poziomym rzędzie tablicy — to oznacza, że jego elektrony rozmieszczone są na 7 powłokach. Należy do aktynowce, dla których nie podaje się numeru grupy. W temperaturze pokojowej Protaktyn jest ciałem stałym (topnieje w 1568 °C, wrze w 4027 °C).

Protaktyn — co to za pierwiastek

Tak rzadki i kłopotliwy, że służy niemal wyłącznie do datowania osadów morskich.

Właściwości pierwiastka Protaktyn

Protaktyn jest srebrzystoszarym, dość twardym metalem o metalicznym połysku, który w powietrzu powoli matowieje. Jest bardzo gęsty, 15,37 grama na centymetr sześcienny, topi się w 1568 stopniach Celsjusza i wrze w 4027. W związkach występuje na stopniach +4 i +5, przy czym forma +5 przeważa. Praca z nim jest trudna, bo w roztworach wodnych łatwo hydrolizuje i osadza się na ściankach naczyń, przez co po prostu znika z próbki. Jest silnie promieniotwórczy: najtrwalszy izotop, protaktyn-231, ma czas połowicznego rozpadu 32 760 lat i emituje cząstki alfa, a wdychany lub połknięty jest bardzo niebezpieczny.

Zastosowanie pierwiastka Protaktyn

Protaktyn nie ma zastosowań przemysłowych i najprawdopodobniej nigdy ich mieć nie będzie. Jest jednym z najrzadszych pierwiastków występujących w przyrodzie, bo w kilogramie skorupy ziemskiej jest go zaledwie 0,0000014 miligrama, a do tego jest silnie promieniotwórczy i uciążliwy w obróbce, więc pozyskiwanie go w większych ilościach nie ma sensu. Jedno realne zastosowanie znalazł w nauce. Geolodzy i oceanografowie datują nim osady morskie oraz koralowce: porównując, ile w próbce zostało protaktynu-231, a ile toru-230, można odczytać wiek warstwy osadu i tempo, w jakim opadał, a stąd wnioskować o dawnym krążeniu wód oceanicznych i o klimacie sprzed tysięcy lat. Poza tym protaktyn służy wyłącznie badaniom chemii aktynowców.

Protaktyn — najważniejsze związki chemiczne

Chemia protaktynu jest słabo poznana, bo dostępne próbki są maleńkie i promieniotwórcze. Najlepiej zbadany jest tlenek Pa₂O₅, biały proszek powstający przy prażeniu związków protaktynu w powietrzu; znany jest też dwutlenek PaO₂. Z fluorowcami protaktyn tworzy halogenki, na przykład PaF₅ i PaCl₅, lotne i wykorzystywane przy oczyszczaniu pierwiastka. W roztworach utrzymuje się tylko w obecności mocnych kwasów i związków kompleksujących, bo inaczej wypada z roztworu.

Protaktyn — gdzie go spotykasz

• datowanie osadów morskich

Protaktyn w szkole — co trzeba wiedzieć

Protaktyn to aktynowiec o liczbie atomowej 91, siódmy okres, blok f, konfiguracja [Rn] 5f² 6d¹ 7s², stopnie utlenienia +4 i +5. Pierwsza rzecz do zapamiętania: mimo że jest promieniotwórczy, nie jest pierwiastkiem sztucznym, bo powstaje w przyrodzie nieustannie, w szeregu rozpadu uranu-235, tyle że w ilościach śladowych. Druga: nazwa mówi, czym jest, ponieważ protaktyn rozpada się do aktynu. Trzecia, czysto praktyczna: symbol Pa oznacza w chemii protaktyn, a w fizyce paskal, czyli jednostkę ciśnienia, i tych dwóch rzeczy nie wolno mylić. Podobnie łatwo pomylić Pa z Pb, Pd i Pt.

Protaktyn — historia odkrycia

W 1913 roku Kazimierz Fajans, polski chemik pracujący wówczas w Karlsruhe, wraz z Oswaldem Göhringiem wykryli krótko żyjący izotop pierwiastka o liczbie atomowej 91 i nazwali go brevium, od łacińskiego słowa oznaczającego krótkotrwałość. Kilka lat później wyodrębniono znacznie trwalszy protaktyn-231 i przyjęła się obecna nazwa, utworzona od greckiego protos, czyli pierwszy. Rozpadając się, protaktyn daje bowiem aktyn, więc stoi przed nim w szeregu promieniotwórczym.

Protaktyn — skąd wzięła się nazwa

gr. protos — pierwszy (przed aktynem)

Protaktyn — izotopy

protaktyn-231 najtrwalszy (32 760 lat)

Protaktyn — bezpieczeństwo

Silnie radiotoksyczny.

Ciekawostki o pierwiastku Protaktyn

• Kilogram protaktynu wydzielono raz w historii — z ton odpadów.
• Pierwotna nazwa pierwiastka brzmiała brevium, czyli krótkotrwały, bo najpierw wykryto jego izotop żyjący zaledwie chwilę.
• Kazimierz Fajans, współodkrywca protaktynu, jest też współautorem reguł przesunięć opisujących, w jaki pierwiastek przemienia się jądro po rozpadzie alfa i beta.
• Protaktyn nie wyczerpuje się w skałach mimo krótkiego jak na geologię czasu życia, bo powstaje wciąż na nowo z rozpadającego się uranu-235.

Najczęstsze pytania o pierwiastek Protaktyn