Isótopos de protactínio - Isotopes of protactinium

Isótopos principais de protactínio   ( 91 Pa)
Isótopo Decair
abundância meia-vida ( t 1/2 ) modo produtos
229 Pa syn 1,5 d ε 229 th
230 Pa syn 17,4 d ε 230 th
231 Pa 100% 3,276 × 10 4  y α 227 Ac
232 Pa syn 1,31 d β - 232 U
233 Pa vestígio 26.967 d β - 233 U
234 Pa vestígio 6,75 h β - 234 U
234 m Pa vestígio 1,17 min β - 234 U
Peso atômico padrão A r, padrão (Pa)

O protactínio ( 91 Pa) não tem isótopos estáveis . Os três isótopos naturais permitem que um peso atômico padrão seja dado.

Foram caracterizados 30 radioisótopos de protactínio, sendo o mais estável 231 Pa com meia-vida de 32.760 anos, 233 Pa com meia-vida de 26.967 dias e 230 Pa com meia-vida de 17,4 dias. Todos os isótopos radioativos restantes têm meia-vida inferior a 1,6 dias, e a maioria deles tem meia-vida inferior a 1,8 segundos. Este elemento também tem cinco estados meta , 217m Pa (t 1/2 1,15 milissegundos), 220m1 Pa (t 1/2  = 308 nanossegundos), 220m2 Pa (t 1/2  = 69 nanossegundos), 229m Pa (t 1/2  = 420 nanossegundos) e 234m Pa (t 1/2  = 1,17 minutos).

Os isótopos que ocorrem naturalmente são única 231 Pa, que ocorre como um produto intermediário de decaimento de 235 L , 234 Pa e 234m Pa, ambos os quais ocorrem como produtos de decomposição intermédios de 238 L . O 231 Pa constitui quase todo o protactínio natural.

O modo de decaimento primário para isótopos de Pa mais leves (e incluindo) o isótopo 231 Pa mais estável é o decaimento alfa , exceto para 228 Pa a 230 Pa, que decaem principalmente por captura de elétrons para isótopos de tório . O modo primário para os isótopos mais pesados ​​é o decaimento beta menos (β - ) . Os produtos de decaimento primários de 231 Pa e os isótopos de protactínio mais leves e incluindo 227 Pa são isótopos de actínio e os produtos de decaimento primários para os isótopos mais pesados ​​de protactínio são os isótopos de urânio .

Lista de isótopos

Nuclídeo

Nome histórico
Z N Massa isotópica ( Da )
Meia vida

Modo de decaimento


Isótopo filha

Giro e
paridade
Abundância natural (fração molar)
Energia de excitação Proporção normal Faixa de variação
211 Pa 91 120 3,8 (+ 4,6-1,4) ms α 207 Ac 9/2− #
212 Pa 91 121 212.02320 (8) 8 (5) ms
[5,1 (+ 61−19) ms]
α 208 Ac 7 + #
213 Pa 91 122 213,02111 (8) 7 (3) ms
[5,3 (+ 40-16) ms]
α 209 Ac 9/2− #
214 Pa 91 123 214,02092 (8) 17 (3) ms α 210 Ac
215 Pa 91 124 215,01919 (9) 14 (2) ms α 211 Ac 9/2− #
216 Pa 91 125 216,01911 (8) 105 (12) ms α (80%) 212 Ac
β + (20%) 216 th
217 Pa 91 126 217,01832 (6) 3,48 (9) ms α 213 Ac 9/2− #
217m Pa 1860 (7) keV 1,08 (3) ms α 213 Ac 29/2 + #
IT (raro) 217 Pa
218 Pa 91 127 218,020042 (26) 0,113 (1) ms α 214 Ac
219 Pa 91 128 219,01988 (6) 53 (10) ns α 215 Ac 9/2−
β + (5 × 10 −9 %) 219 th
220 Pa 91 129 220,02188 (6) 780 (160) ns α 216 Ac 1− #
220m1 Pa 34 (26) keV 308 (+ 250-99) ns α 216 Ac
220m2 Pa 297 (65) keV 69 (+ 330-30) ns α 216 Ac
221 Pa 91 130 221,02188 (6) 4,9 (8) μs α 217 Ac 9/2−
222 Pa 91 131 222.02374 (8) # 3,2 (3) ms α 218 Ac
223 Pa 91 132 223,02396 (8) 5,1 (6) ms α 219 Ac
β + (0,001%) 223 th
224 Pa 91 133 224,025626 (17) 844 (19) ms α (99,9%) 220 Ac 5− #
β + (0,1%) 224 th
225 Pa 91 134 225.02613 (8) 1,7 (2) s α 221 Ac 5 / 2− #
226 Pa 91 135 226,027948 (12) 1,8 (2) min α (74%) 222 Ac
β + (26%) 226 th
227 Pa 91 136 227.028805 (8) 38,3 (3) min α (85%) 223 Ac (5/2 -)
CE (15%) 227 th
228 Pa 91 137 228,031051 (5) 22 (1) h β + (98,15%) 228 th 3+
α (1,85%) 224 Ac
229 Pa 91 138 229,0320968 (30) 1,50 (5) d EC (99,52%) 229 th (5/2 +)
α (0,48%) 225 Ac
229m Pa 11,6 (3) keV 420 (30) ns 3/2−
230 Pa 91 139 230,034541 (4) 17,4 (5) d β + (91,6%) 230 th (2−)
β - (8,4%) 230 U
α (0,00319%) 226 Ac
231 Pa Protoactinium 91 140 231,0358840 (24) 3,276 (11) × 10 4  y α 227 Ac 3/2− 1,0000
CD (1,34 × 10 −9 %) 207 Tl
24 Ne
SF (3 × 10 −10 %) (vários)
CD ( 10-12 %) 208 Pb
23 F
232 Pa 91 141 232,038592 (8) 1,31 (2) d β - 232 U (2−)
EC (0,003%) 232 th
233 Pa 91 142 233.0402473 (23) 26,975 (13) d β - 233 U 3/2− Vestígio
234 Pa Uranium Z 91 143 234,043308 (5) 6,70 (5) h β - 234 U 4+ Vestígio
SF (3 × 10 −10 %) (vários)
234m Pa Urânio X 2
Brevium
78 (3) keV 1,17 (3) min β - (99,83%) 234 U (0−) Vestígio
TI (0,16%) 234 Pa
SF (10 −10 %) (vários)
235 Pa 91 144 235,04544 (5) 24,44 (11) min β - 235 U (3 / 2−)
236 Pa 91 145 236,04868 (21) 9,1 (1) min β - 236 U 1 (-)
β - , SF (6 × 10 −8 %) (vários)
237 Pa 91 146 237,05115 (11) 8,7 (2) min β - 237 U (1/2 +)
238 Pa 91 147 238,05450 (6) 2,27 (9) min β - 238 U (3 -) #
β - , SF (2,6 × 10 −6 %) (vários)
239 Pa 91 148 239,05726 (21) # 1,8 (5) h β - 239 U (3/2) (- #)
240 Pa 91 149 240.06098 (32) # 2 minutos β - 240 U
  1. ^ m Pa - isômero nuclear Excited .
  2. ^ () - A incerteza (1 σ ) é dada de forma concisa entre parênteses após os últimos dígitos correspondentes.
  3. ^ # - Massa atômica marcada com #: valor e incerteza derivados não de dados puramente experimentais, mas pelo menos parcialmente de tendências da Superfície de Massa (TMS).
  4. ^ a b # - Os valores marcados com # não são derivados puramente de dados experimentais, mas pelo menos parcialmente de tendências de nuclídeos vizinhos (TNN).
  5. ^ Modos de decadência:
    CD: Deterioração do cluster
    CE: Captura de elétrons
    ISTO: Transição isomérica
    SF: Fissão espontânea
  6. ^ Símbolo em negrito e itálico como filha - o produto filha está quase estável.
  7. ^ () valor de rotação - Indica rotação com argumentos de atribuição fracos.
  8. ^ Produto de decaimento intermediário de 235 U
  9. ^ Produto de decaimento intermediário de 237 Np
  10. ^ a b Produto de decaimento intermediário de 238 U

Actinídeos e produtos de fissão

Actinídeos e produtos de fissão pela meia-vida
Actinídeos por cadeia de decaimento
Faixa de meia-vida ( a )
Produtos de fissão de 235 U por rendimento
4 n 4 n +1 4 n +2 4 n +3
4,5-7% 0,04-1,25% <0,001%
228 Ra 4-6 a 155 Eu þ
244 Cm ƒ 241 Pu ƒ 250 Cf 227 Ac 10-29 a 90 Sr 85 Kr 113m Cd þ
232 U ƒ 238 Pu ƒ 243 Cm ƒ 29-97 a 137 Cs 151 Sm þ 121m Sn
248 Bk 249 Cf ƒ 242m Am ƒ 141-351 a

Nenhum produto de fissão
tem meia-vida
na faixa de
100-210 ka ...

241 Am ƒ 251 Cf ƒ 430-900 a
226 Ra 247 Bk 1,3-1,6 ka
240 Pu 229 th 246 Cm ƒ 243 am ƒ 4,7-7,4 ka
245 Cm ƒ 250 cm 8,3-8,5 ka
239 Pu ƒ 24,1 ka
230 Th 231 Pa 32-76 ka
236 Np ƒ 233 U ƒ 234 U 150–250 ka 99 Tc 126 Sn
248 cm 242 Pu 327-375 ka 79 Se
1,53 Ma 93 Zr
237 Np ƒ 2,1-6,5 Ma 135 Cs 107 Pd
236 U 247 Cm ƒ 15–24 Ma 129 I
244 Pu 80 ma

... nem além de 15,7 Ma

232 Th 238 U 235 U ƒ№ 0,7-14,1 Ga

Legenda para os símbolos de sobrescrito
₡ tem térmica captura de neutrões secção transversal na gama de 8-50 celeiros
ƒ  físsil
metaestável isómero
№ principalmente um material radioactivo que ocorre naturalmente (NORM)
þ  veneno de neutrões (captura de neutrões térmico transversal maior do que a secção 3k celeiros)
† intervalo 4-97 a: Produto de fissão de vida média
‡ acima de 200 ka: Produto de fissão de vida longa

Protactinium-230

Protactinium-230 tem 139 nêutrons e meia-vida de 17,4 dias. A maior parte do tempo (92%), que é submetido a beta mais decaimento para 230 Th , com uma menor (8%) de beta-menos ramo de decaimento levando a 230 U . Ele também tem um modo de decaimento alfa muito raro (0,003%) levando a 226 Ac . Não é encontrado na natureza porque sua meia-vida é curta e não é encontrado nas cadeias de decaimento de 235 U, 238 U ou 232 Th. Tem uma massa de 230,034541 u.

Protactinium-230 é interessante como um progenitor do urânio-230, um isótopo que tem sido considerado para uso na terapia de partículas alfa direcionadas (TAT). Pode ser produzido através da irradiação de prótons ou deuteron do tório nautral.

Protactinium-231

237 Np
231 U 232 U 233 U 234 U 235 U 236 U 237 U
231 Pa 232 Pa 233 Pa 234 Pa
230 th 231 th 232 th 233 th
  • Nuclídeos com fundo amarelo em itálico têm meia-vida inferior a 30 dias
  • Nuclídeos em negrito têm meia-vida de mais de 1.000.000 de anos
  • Nuclídeos em molduras vermelhas são físseis

O protactínio-231 é o isótopo de protactínio de vida mais longa, com meia-vida de 32.760 anos. Na natureza, é encontrado em vestígios como parte da série actínio , que começa com o isótopo primordial urânio-235 ; a concentração de equilíbrio no minério de urânio é 46,55 231 Pa por milhão 235 U. Em reatores nucleares , é um dos poucos actinídeos radioativos de longa duração produzidos como subproduto do ciclo de combustível de tório projetado , como resultado de (n, 2n) reações em que um nêutron rápido remove um nêutron de 232 Th ou 232 U , e também pode ser destruído por captura de nêutrons, embora a seção transversal para esta reação também seja baixa.

energia de ligação: 1759860 keV
energia de decaimento beta: -382 keV

spin: 3 / 2−
modo de decaimento: alfa a 227 Ac, também outros

possíveis nuclídeos parentais: beta de 231 Th, EC de 231 U, alfa de 235 Np.

Protactinium-233

O protactínio-233 também faz parte do ciclo do combustível de tório. É um produto de decaimento beta intermediário entre o tório-233 (produzido a partir do tório-232 natural por captura de nêutrons) e o urânio-233 (o combustível físsil do ciclo do tório). Alguns projetos de reatores de ciclo de tório tentam proteger o Pa-233 de captura adicional de nêutrons, produzindo Pa-234 e U-234, que não são úteis como combustível.

Protactinium-234

O Protactinium-234 é um membro da série do urânio com meia-vida de 6,70 horas. Foi descoberto por Otto Hahn em 1921.

Protactinium-234m

O protactínio-234m é um membro da série do urânio com meia-vida de 1,17 minutos. Foi descoberto em 1913 por Kazimierz Fajans e Oswald Helmuth Göhring , que o nomeou brevium devido à sua meia-vida curta. Cerca de 99,8% dos decaimentos de 234 Th produzem este isômero em vez do estado fundamental (t 1/2  = 6,70 horas).

Referências

  1. ^ Meija, Juris; et al. (2016). "Pesos atômicos dos elementos 2013 (Relatório Técnico IUPAC)" . Química pura e aplicada . 88 (3): 265–91. doi : 10.1515 / pac-2015-0305 .
  2. ^ Auranen, K (3 de setembro de 2020). "Explorando os limites da paisagem nuclear: propriedades de decaimento α de 211Pa" . Physical Review C . 102 (034305). doi : 10.1103 / PhysRevC.102.034305 . Retirado em 17 de setembro de 2020 .
  3. ^ a b Huang, TH; et al. (2018). "Identificação do novo isótopo 224 Np" (pdf) . Physical Review C . 98 (4): 044302. bibcode : 2018PhRvC..98d4302H . doi : 10.1103 / PhysRevC.98.044302 .
  4. ^ Mais rádio (elemento 88). Embora na verdade um subactinídeo, ele precede imediatamente o actínio (89) e segue uma lacuna de três elementos de instabilidade após o polônio (84), onde nenhum nuclídeo tem meia-vida de pelo menos quatro anos (o nuclídeo de vida mais longa na lacuna é radônio-222 com meia-vida inferior a quatro dias ). O isótopo de vida mais longa do rádio, 1.600 anos, merece, portanto, a inclusão do elemento aqui.
  5. ^ Especificamente da fissão de nêutrons térmicos do U-235, por exemplo, em um reator nuclear típico .
  6. ^ Milsted, J .; Friedman, AM; Stevens, CM (1965). "A meia-vida alfa do berquélio-247; um novo isômero de longa duração do berquélio-248". Física Nuclear . 71 (2): 299. bibcode : 1965NucPh..71..299M . doi : 10.1016 / 0029-5582 (65) 90719-4 .
    "As análises isotópicas revelaram uma espécie de massa 248 em abundância constante em três amostras analisadas ao longo de um período de cerca de 10 meses. Isso foi atribuído a um isômero de Bk 248 com meia-vida superior a 9 [anos]. Nenhum crescimento de Cf 248 foi detectado, e um limite inferior para β - meia-vida pode ser definido em cerca de 10 4 [anos]. Nenhuma atividade alfa atribuível ao novo isômero foi detectada; a meia-vida alfa é provavelmente maior que 300 [anos ]. "
  7. ^ Este é o nuclídeo mais pesado com meia-vida de pelo menos quatro anos antes do " Mar da Instabilidade ".
  8. ^ Excluindo aqueles nuclídeos " classicamente estáveis " com meias-vidas significativamente superiores a 232 Th; por exemplo, enquanto o 113m Cd tem meia-vida de apenas quatorze anos, a do 113 Cd é quase oito quatrilhões de anos.
  9. ^ Audi, G .; Kondev, FG; Wang, M .; Huang, WJ; Naimi, S. (2017). "A avaliação NUBASE2016 das propriedades nucleares" (PDF) . Chinese Física C . 41 (3): 030001. bibcode : 2017ChPhC..41c0001A . doi : 10.1088 / 1674-1137 / 41/3/030001 .
  10. ^ Mastren, T .; Stein, BW; Parker, TG; Radchenko, V .; Copping, R .; Owens, A .; Wyant, LE; Brugh, M .; Kozimor, SA; Noriter, FM; Birnbaum, ER; John, KD; Fassbender, ME (2018). "Separação de protactínio empregando resinas cromatográficas de extração à base de enxofre" . Química Analítica . 90 (11): 7012–7017. doi : 10.1021 / acs.analchem.8b01380 . ISSN   0003-2700 . PMID   29757620 .
  11. ^ Fry, C. e M. Thoennessen. "Descoberta dos isótopos de actínio, tório, protactínio e urânio." 14 de janeiro de 2012. Acessado em 20 de maio de 2018. https://people.nscl.msu.edu/~thoennes/2009/ac-th-pa-u-adndt.pdf .
  12. ^ a b http://hpschapters.org/northcarolina/NSDS/Protactinium.pdf