Protoattinio: Caratteristiche e Storia
Il protoattinio (Pa) è un elemento appartenente al gruppo degli attinidi, al 7° Periodo, nel blocco f con numero atomico 91 e configurazione elettronica [Rn] 5f²6d¹7s². Fu previsto da Dmitrij Mendeleev collocandolo tra il torio e l’uranio.
Nel 1900, William Crookes identificò un elemento radioattivo dall’uranio come Uranio-X. Nel 1913, Kasimir Fajans e Otto Göhring scoprirono l’isotopo protoattinio-234 con tempo di dimezzamento di circa 1.17 minuti.
Nel 1918, due gruppi di scienziati confermarono l’esistenza del protoattinio, scoprendo l’isotopo protoattinio-231. Nel 1934, il protoattinio fu isolato per la prima volta da Aristid von Grosse.
Proprietà del Protoattinio
Il protoattinio è un metallo denso, grigio-argenteo che reagisce con ossigeno, vapore acqueo e acidi inorganici. Nei composti solidi, è più stabile nello stato di ossidazione +5, ma può esistere anche negli stati di ossidazione +4, +3 e +2.
In soluzione, il protoattinio +5 idrolizza rapidamente, formando composti che tendono ad attaccarsi alle superfici dei contenitori. L’elemento è superconduttivo sotto 1.4 K.
Il protoattinio, in soluzioni non acquose e allo stato solido, mostra proprietà da attinide. In soluzione acquosa, con numero di ossidazione +5, è un omologo di niobio e tantalio. Subisce reazioni irreversibili di idrolisi e condensazione, eccetto in acido fluoridrico. La riduzione con agenti riducenti forti fornisce Pa(IV), con proprietà simili a Th(IV) e senza correlazione con Nb(IV).
Preparazione del Protoattinio
Nel 1934, Aristid von Grosse ridusse l’ossido di protoattinio a metallo decomponendo l’ioduro PaI₅ su un filamento riscaldato. Attualmente, è ottenuto tramite decadimento β⁻ come prodotto intermedio della fissione nucleare del torio.
Scoperta e Proprietà dell’Elemento Protoattinio
Il Protoattinio, con simbolo atomico Pa e numero atomico 91, è un elemento chimico appartenente alla famiglia degli attinidi. Esso deriva dal decadimento dell’uranio-233 tramite un processo di decadimento β– formando invece il protactinio-233, che a sua volta si trasforma nel protattinio-233 e infine nel protoattinio-233.
Isotopi del Protoattinio
Il protoattinio presenta diversi isotopi, tra i quali il più abbondante in natura è il protattinio-231. Questo isotopo ha un tempo di dimezzamento di 32760 anni ed è il risultato del decadimento dell’uranio-235. L’isotopo protattinio-234, generato dal decadimento dell’uranio-238, ha un tempo di dimezzamento di 6,74 secondi. Nel processo di decadimento, la maggior parte dell’uranio-238 si trasforma prima nell’isomero nucleare protattinio-234m, per poi convergere nel protattinio-234.
Composti del Protoattinio
Il protoattinio forma vari composti, tra cui ossidi come PaO, PaO2 e Pa2O5>, nonché alogenuri come PaX4 e PaX5, dove X rappresenta elementi come fluoro, cloro e bromo. È interessante notare che con l’iodio il protoattinio forma diversi composti, inclusi PaI4, PaI5 e PaI3.
Applicazioni e Uso del Protoattinio
Il protoattinio è uno degli elementi naturali più rari e costosi presenti sulla Terra, con una concentrazione media sulla crosta terrestre dell’ordine di poche parti per trilione. A causa della sua scarsità, dell’elevata radioattività e tossicità, attualmente non trova applicazioni pratiche. Tuttavia, viene impiegato principalmente nella ricerca scientifica di base, ricavandolo comunemente da combustibili nucleari esausti per fini sperimentali e accademici.