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 précédant l'actinium dans la chaîne de désintégration radioactive de l'.
Historique Dès 1900, William Crookes sépare Pa d'un échantillon d'uranium mais ne l'identifie pas comme un nouvel élément (il lui donne le nom d'uranium-X). Cet isotope est identifié en 1913 par Kazimierz Fajans et , qui le nomment brévium (pour « bref »)..
En 1918, Otto Hahn et Lise Meitner découvrent l'isotope Pa, plus stable, et donnent à l'élément le nom de protoactinium. Il n'est isolé qu'en 1934, par le procédé Van-Arkel-de-Boer. Le protoactinium est renommé en protactinium par l'IUPAC en 1949..
Isotopes
Parmi les 29 isotopes connus du protactinium, aucun n'est stable. Les plus stables sont Pa (demi-vie ), Pa (période ) et Pa (période ). Tous les autres isotopes ont des périodes inférieures à . Cet élément possède également deux isomères peu stables, Pa () et Pa ().
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 selon ( désignant l'antineutrino électronique) : ⟶ + ; ⟶ + e + ; l'isomère 234m est issu de la désintégration β du selon : ⟶ + ; ⟶ + e + .
Du fait de son rayonnement α intense, le protactinium 231 est très radiotoxique par ingestion ( pour un adulte) et par inhalation (jusqu’à pour un adulte), soit des valeurs supérieures à celles du .
Gisements Le protactinium est présent en très faible quantité (typiquement de l'ordre de ) 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
Le protactinium est supraconducteur avec une température critique de ..
Composés chimiques Composés connus du protactinium : fluorures : et ; chlorures : et ; bromures : et ; iodures : , et ; oxydes : PaO, et .
Utilisations
Le protactinium a été utilisé dans des scintillateurs de détection de rayons X et des céramiques de condensateurs. L'isotope Pa est également utilisé dans la méthode de datation .
Centrales nucléaires au thorium Le proctactimium 233 est un élément majeur des réacteurs au thorium comme intermédiaire dans le cycle de surgénération : Th + neutron → Th → Pa → U.
Il en est une étape critique, car il peut absorber des neutrons avant de se désintégrer en U, mais cela réduit le rendement de surgénération et oblige à une difficile séparation, qui augmente la production nette de U mais constitue l’un des verrous majeurs du cycle thorium, car elle exige une chimie en ligne fiable et fortement blindéeThorium power has a protactinium problem, Bulletin of the Atomic Scientists, 2018..
Notes et références
Voir aussi
Liens externes , avec en sous-pages les données connues pour chaque isotope
* Catégorie:Actinide