A protaktínium izotópjai
A protaktíniumnak (Pa) nincs stabil izotópja. A természetben három izotópja fordul elő, így standard atomtömege meghatározható.
Standard atomtömeg: 231,03588(2) u
29 radioizotópját írták le, közülük a legstabilabbak a 231Pa (felezési ideje 32 760 év), a 233Pa (26,967 nap) és a 230Pa (17,4 nap). A többi izotóp felezési ideje 1,6 napnál rövidebb, a többségé a 2 másodpercet sem éri el. 3 magizomerje ismert, a 217mPa (t1/2 1,15 ms), a 229mPa (t1/2 420 ns) és a 234mPa (t1/2 1,17 perc).
A természetben csak a 231Pa izotóp – mely az 235U bomlási sorában köztitermék –, valamint a 234Pa és 234mPa fordul elő, utóbbiak az 238U bomlási sorának tagjai. A természetes protaktínium szinte teljes egészében 231Pa-ből áll.
A legstabilabb (231Pa), valamint az annál könnyebb izotópok elsősorban alfa-bomlóak, a 228Pa–230Pa kivételével, melyek elsősorban elektronbefogással a tórium izotópjaivá alakulnak. A nehezebb izotópok főként negatív béta-bomlóak (β−). A 231Pa és 227Pa-nál könnyebb izotópok bomlásterméke aktínium, a nehezebbeké főként urán.
Protaktínium-230
[szerkesztés]A protaktínium-230-ban 139 neutron található, felezési ideje 17,4 nap. Negatív béta-bomlással 230U-má alakul. A természetben nem található meg, mivel felezési ideje nagyon rövid és nem fordul elő az 235U, 238U vagy a 232Th bomlásai sorában. Atomtömege 230,034541 gramm/mol.
Protaktínium-231
[szerkesztés]A protaktínium-231 a protaktínium leghosszabb élettartamú izotópja, felezési ideje 32 760 év. Nyomokban a természetben is előfordul mint a primordiális urán-235-tel kezdődő aktíniumsorozat egyik tagja, uránércekben az egyensúlyi koncentrációja 46,55 231Pa per egymillió 235U. Az atomreaktorokban egyike annak a néhány hosszú felezési idejű radioaktív aktinoidának, mely a tervezett tórium fűtőanyagciklus melléktermékeként, (n,2n) reakció során keletkezik 232Th-ből vagy 232U-ből, amikor is egy gyors neutron kilök egy neutront a magból; illetve ez az izotóp tovább is alakulhat neutronbefogás révén, bár ennek a reakciónak a befogási keresztmetszete is alacsony.
kötési energia: 1 759 860 keV
béta-bomlási energia: −382 keV
spin: 3/2−
bomlási mód: alfa-bomlással 227Ac-té, de egyéb bomlási módok is ismertek
lehetséges anyanuklidok: béta-bomlással 231Th-ből, elektronbefogással 231U-ből, alfa-bomlással 235Np-ből.
Protaktínium-233
[szerkesztés]A protaktínium-233 is részt vesz a tórium fűtőanyagciklusban. Köztitermék a – tórium-232-ből neutronbefogás révén keletkező – béta-bomló tórium-233 és urán-233 (a tóriumciklus hasadóanyaga) között. A tóriumciklusú reaktorok némelyik konstrukciója megpróbálja megvédeni a Pa-233-at a további neutronbefogástól, elkerülendő a Pa-234 és U-234 keletkezését, melyek nem használhatóak fűtőanyagként.
Táblázat
[szerkesztés]| nuklid jele |
történelmi név |
Z(p) | N(n) | izotóptömeg (u) |
felezési idő | bomlási mód(ok)[1][m 1] |
leány- izotóp(ok)[m 2] |
magspin | jellemző izotóp- összetétel (móltört) |
természetes ingadozás (móltört) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| gerjesztési energia | ||||||||||
| 212Pa | 91 | 121 | 212,02320(8) | 8(5) ms [5,1(+61−19) ms] |
7+# | |||||
| 213Pa | 91 | 122 | 213,02111(8) | 7(3) ms [5,3(+40−16) ms] |
α | 209Ac | 9/2−# | |||
| 214Pa | 91 | 123 | 214,02092(8) | 17(3) ms | α | 210Ac | ||||
| 215Pa | 91 | 124 | 215,01919(9) | 14(2) ms | α | 211Ac | 9/2−# | |||
| 216Pa | 91 | 125 | 216,01911(8) | 105(12) ms | α (80%) | 212Ac | ||||
| β+ (20%) | 216Th | |||||||||
| 217Pa | 91 | 126 | 217,01832(6) | 3,48(9) ms | α | 213Ac | 9/2−# | |||
| 217mPa | 1860(7) keV | 1,08(3) ms | α | 213Ac | 29/2+# | |||||
| IT (ritka) | 217Pa | |||||||||
| 218Pa | 91 | 127 | 218,020042(26) | 0,113(1) ms | α | 214Ac | ||||
| 219Pa | 91 | 128 | 219,01988(6) | 53(10) ns | α | 215Ac | 9/2− | |||
| β+ (5·10−9%) | 219Th | |||||||||
| 220Pa | 91 | 129 | 220,02188(6) | 780(160) ns | α | 216Ac | 1−# | |||
| 221Pa | 91 | 130 | 221,02188(6) | 4,9(8) µs | α | 217Ac | 9/2− | |||
| 222Pa | 91 | 131 | 222,02374(8)# | 3,2(3) ms | α | 218Ac | ||||
| 223Pa | 91 | 132 | 223,02396(8) | 5,1(6) ms | α | 219Ac | ||||
| β+ (0,001%) | 223Th | |||||||||
| 224Pa | 91 | 133 | 224,025626(17) | 844(19) ms | α (99,9%) | 220Ac | 5−# | |||
| β+ (0,1%) | 224Th | |||||||||
| 225Pa | 91 | 134 | 225,02613(8) | 1,7(2) s | α | 221Ac | 5/2−# | |||
| 226Pa | 91 | 135 | 226,027948(12) | 1,8(2) perc | α (74%) | 222Ac | ||||
| β+ (26%) | 226Th | |||||||||
| 227Pa | 91 | 136 | 227,028805(8) | 38,3(3) perc | α (85%) | 223Ac | (5/2−) | |||
| EC (15%) | 227Th | |||||||||
| 228Pa | 91 | 137 | 228,031051(5) | 22(1) óra | β+ (98,15%) | 228Th | 3+ | |||
| α (1,85%) | 224Ac | |||||||||
| 229Pa | 91 | 138 | 229,0320968(30) | 1,50(5) nap | EC (99,52%) | 229Th | (5/2+) | |||
| α (0,48%) | 225Ac | |||||||||
| 229mPa | 11,6(3) keV | 420(30) ns | 3/2− | |||||||
| 230Pa | 91 | 139 | 230,034541(4) | 17,4(5) nap | β+ (91,6%) | 230Th | (2−) | |||
| β− (8,4%) | 230U | |||||||||
| α (0,00319%) | 226Ac | |||||||||
| 231Pa | protoaktínium | 91 | 140 | 231,0358840(24) | 3,276(11)·104 év | α | 227Ac | 3/2− | 1,0000[m 3] | |
| CD (1,34·10−9%) | 207Tl 24Ne | |||||||||
| SF (3·10−10%) | (többféle) | |||||||||
| CD (10−12%) | 208Pb 23F | |||||||||
| 232Pa | 91 | 141 | 232,038592(8) | 1,31(2) nap | β− | 232U | (2−) | |||
| EC (0,003%) | 232Th | |||||||||
| 233Pa | 91 | 142 | 233,0402473(23) | 26,975(13) nap | β− | 233U | 3/2− | |||
| 234Pa | urán Z | 91 | 143 | 234,043308(5) | 6,70(5) óra | β− | 234U | 4+ | nyomokban[m 4] | |
| SF (3·10−10%) | (többféle) | |||||||||
| 234mPa | urán X2 brevium |
78(3) keV | 1,17(3) perc | β− (99,83%) | 234U | (0−) | nyomokban[m 4] | |||
| IT (0,16%) | 234Pa | |||||||||
| SF (10−10%) | (többféle) | |||||||||
| 235Pa | 91 | 144 | 235,04544(5) | 24,44(11) perc | β− | 235U | (3/2−) | |||
| 236Pa | 91 | 145 | 236,04868(21) | 9,1(1) perc | β− | 236U | 1(−) | |||
| β−, SF (6·10−8%) | (többféle) | |||||||||
| 237Pa | 91 | 146 | 237,05115(11) | 8,7(2) perc | β− | 237U | (1/2+) | |||
| 238Pa | 91 | 147 | 238,05450(6) | 2,27(9) perc | β− | 238U | (3−)# | |||
| β−, SF (2,6·10−6%) | (többféle) | |||||||||
| 239Pa | 91 | 148 | 239,05726(21)# | 1,8(5) óra | β− | 239U | (3/2)(−#) | |||
| 240Pa | 91 | 149 | 240,06098(32)# | 2# perc | β− | 240U | ||||
- ↑ Rövidítések:
CD: Klaszterbomlás
EC: Elektronbefogás
IT: Izomer átmenet
SF: Spontán maghasadás - ↑ A stabil izotópok félkövérrel vannak kiemelve
- ↑ Az urán-235 bomlási sor tagja
- ↑ a b Az urán-238 bomlási sor tagja
Megjegyzések
[szerkesztés]- A # jel a nem kizárólag kísérletekből, hanem részben szisztematikus trendekből származó értéket jelöl. A nem kellő megalapozottsággal asszignált spinek zárójelben szerepelnek.
- A bizonytalanságokat rövid formában – a megfelelő utolsó számjegy után zárójelben – adjuk meg. A bizonytalanság értéke egy standard deviációnak felel meg, kivéve, ahol az izotóp-összetételt és standard atomtömeget a IUPAC nagyobb bizonytalansággal adja csak meg.
Hivatkozások
[szerkesztés]- Izotóptömegek:
- G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon (2003). „The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties”. Nuclear Physics A 729, 3–128. o. [2008. szeptember 23-i dátummal az eredetiből archiválva]. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. (Hozzáférés: 2008. szeptember 23.)
- Izotóp-összetétel és standard atomtömegek:
- J. R. de Laeter, J. K. Böhlke, P. De Bièvre, H. Hidaka, H. S. Peiser, K. J. R. Rosman and P. D. P. Taylor (2003). „Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry 75 (6), 683–800. o. DOI:10.1351/pac200375060683.
- M. E. Wieser (2006). „Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry 78 (11), 2051–2066. o. DOI:10.1351/pac200678112051.Laikus összefoglaló
- A felezési időkre, a spinekre és az izomer adatokra vonatkozó információk az alábbi forrásokból származnak:
- G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon (2003). „The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties”. Nuclear Physics A 729, 3–128. o. [2008. szeptember 23-i dátummal az eredetiből archiválva]. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. (Hozzáférés: 2008. szeptember 23.)
- National Nuclear Data Center: NuDat 2.1 database. Brookhaven National Laboratory. (Hozzáférés: 2005. szeptember 1.)
- N. E. Holden.szerk.: D. R. Lide: Table of the Isotopes, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th, CRC Press, Section 11. o. (2004). ISBN 978-0-8493-0485-9
Fordítás
[szerkesztés]Ez a szócikk részben vagy egészben az Isotopes of protactinium című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.
| A tórium izotópjai | A protaktínium izotópjai | Az urán izotópjai |
| Izotópok listája | ||
