Isótopos de protactinio

Nuclidos con número atómico 91 pero con diferentes números de masa

Isótopos principales de protactinio  ( ₉₁ Pa)

Isótopo Decaer abundancia vida media ( t 1/2 ) modo producto 229 Pa syn 1,5 días ε 229 mil 230 Pa syn 17,4 días ε 230 mil 231 Pa 100% 3,276 × 10 4  y α 227 Ac 232 Pa syn 1,31 días β - 232 U 233 Pa rastro 26,967 d β - 233 U 234 Pa rastro 6,75 horas β - 234 U 234 m Pa rastro 1,17 min β - 234 U
Peso atómico estándar A r, estándar (Pa)	231.035 88 (1) [1]
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El protactinio ( ₉₁ Pa) no tiene isótopos estables . Los tres isótopos de origen natural permiten dar un peso atómico estándar.

Se han caracterizado 30 radioisótopos de protactinio, siendo el más estable ²³¹ Pa con una vida media de 32.760 años, ²³³ Pa con una vida media de 26,967 días y ²³⁰ Pa con una vida media de 17,4 días. Todos los isótopos radiactivos restantes tienen vidas medias de menos de 1,6 días y la mayoría de ellos tienen vidas medias de menos de 1,8 segundos. Este elemento también tiene cinco estados meta , ^217m Pa (t _1/2 1,15 milisegundos), ^220m1 Pa (t _1/2  = 308 nanosegundos), ^220m2 Pa (t _1/2  = 69 nanosegundos), ^229mPa (t _1/2  = 420 nanosegundos) y ^{234 m} Pa (t _1/2  = 1,17 minutos).

Los isótopos que solamente naturalmente son ²³¹ Pa, que se produce como un producto de desintegración intermedio de ²³⁵ U , ²³⁴ Pa y ^234m Pa, ambos de los cuales se producen como productos de desintegración intermedios de ²³⁸ U . ²³¹ Pa constituye casi todo el protactinio natural.

El modo de desintegración principal para los isótopos de Pa más ligeros que (e incluido) el isótopo más estable ²³¹ Pa es la desintegración alfa , excepto para ²²⁸ Pa a ²³⁰ Pa, que se desintegra principalmente por captura de electrones a isótopos de torio . El modo principal para los isótopos más pesados ​​es la desintegración beta menos (β ^- ) . Los productos de desintegración primarios de ²³¹ Pa y los isótopos de protactinio más ligeros que ²²⁷ Pa, inclusive, son isótopos de actinio y los productos de desintegración primarios de los isótopos más pesados ​​de protactinio son isótopos de uranio .

Lista de isótopos

Nuclido [n 1]	Nombre histórico	Z	norte	Masa isotópica ( Da ) [n 2] [n 3]	Vida media [n 4]	Modo de caída [n 5]	Hija isótopo [n 6]	Spin y paridad [n 7] [n 4]	Abundancia natural (fracción molar)
		Energía de excitación							Proporción normal	Rango de variación
211 Pa [2]		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 mil
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 mil
220 Pa		91	129	220.02188 (6)	780 (160) ns	α	216 Ac	1− #
220m1 Pa [3]		34 (26) keV			308 (+ 250-99) ns	α	216 Ac
220m2 Pa [3]		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 mil
224 Pa		91	133	224.025626 (17)	844 (19) ms	α (99,9%)	220 Ac	5− #
						β + (0,1%)	224 mil
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 mil
227 Pa		91	136	227.028805 (8)	38,3 (3) min	α (85%)	223 Ac	(5 / 2−)
						CE (15%)	227 mil
228 Pa		91	137	228.031051 (5)	22 (1) horas	β + (98,15%)	228 mil	3+
						α (1,85%)	224 Ac
229 Pa		91	138	229.0320968 (30)	1,50 (5) días	CE (99,52%)	229 mil	(5/2 +)
						α (.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 mil	(2−)
						β - (8,4%)	230 U
						α (0,00319%)	226 Ac
231 Pa	Protoactinio	91	140	231.0358840 (24)	3.276 (11) × 10 4  y	α	227 Ac	3 / 2−	1,0000 [n 8]
						CD (1,34 × 10 −9 %)	207 Tl 24 Ne
						SF (3 × 10 −10 %)	(varios)
						CD ( 10-12 %)	208 Pb 23 F
232 Pa		91	141	232.038592 (8)	1,31 (2) d	β -	232 U	(2−)
						CE (0,003%)	232 mil
233 Pa		91	142	233.0402473 (23)	26,975 (13) d	β -	233 U	3 / 2−	Traza [n 9]
234 Pa	Uranio Z	91	143	234.043308 (5)	6,70 (5) horas	β -	234 U	4+	Seguimiento [n 10]
						SF (3 × 10 −10 %)	(varios)
234m Pa	Uranio X 2 Brevio	78 (3) keV			1,17 (3) min	β - (99,83%)	234 U	(0−)	Seguimiento [n 10]
						ES (0,16%)	234 Pa
						SF (10 −10 %)	(varios)
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 %)	(varios)
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 %)	(varios)
239 Pa		91	148	239.05726 (21) #	1,8 (5) horas	β -	239 U	(3/2) (- #)
240 Pa		91	149	240.06098 (32) #	2 minutos	β -	240 U
Este encabezado y pie de página de la tabla: vista

1. ^m Pa: isómero nuclear excitado.
2. () - La incertidumbre (1 σ ) se da de forma concisa entre paréntesis después de los últimos dígitos correspondientes.
3. # - Masa atómica marcada con #: valor e incertidumbre derivados no de datos puramente experimentales, sino al menos en parte de las tendencias de la masa de superficie (TMS).
4. # - Los valores marcados con # no se derivan puramente de datos experimentales, sino al menos en parte de las tendencias de los nucleidos vecinos (TNN).
5. Modos de descomposición:

   CD:	Decaimiento del racimo
   CE:	Captura de electrones
   ESO:	Transición isomérica
   SF:	Fisión espontánea

6. Símbolo en negrita y cursiva como hija: el producto secundario es casi estable.
7. () valor de giro: indica giro con argumentos de asignación débiles.
8. Producto de desintegración intermediode 235 U
9. Producto de desintegración intermedio de 237 Np
10. Producto de desintegración intermedio de 238 U

Actínidos y productos de fisión

Actínidos y productos de fisión por vida media v t mi
Actínidos [4] por cadena de desintegración				Rango de vida media ( a )	Productos de fisión de 235 U por rendimiento [5]
4 n	4 n +1	4 n +2	4 n +3
						4,5–7%	0,04-1,25%	<0,001%
228 Ra№				4 a 6 a	†		155 Euþ
244 cmƒ	241 Puƒ	250 Cf	227 Ac№	10-29 a		90 Sr	85 Kr	113m Cdþ
232 Uƒ		238 Puƒ	243 cmƒ	29–97 a		137 Cs	151 Smþ	121m Sn
248 Bk [6]	249 Cfƒ	242 m amƒ		141–351 a	Ningún producto de fisión tiene una vida media en el rango de 100 a-210 ka ...
	241 amƒ		251 Cfƒ [7]	430–900 a
		226 Ra№	247 Bk	1,3–1,6 ka
240 Pu	229 mil	246 cmƒ	243 amƒ	4,7 a 7,4 ka
	245 cmƒ	250 cm		8,3–8,5 ka
			239 Puƒ	24,1 ka
		230 mil№	231 Pa№	32–76 ka
236 Npƒ	233 Uƒ	234 U№		150-250 ka	‡	99 Tc₡	126 Sn
248 cm		242 Pu		327–375 ka			79 Se₡
				1,53 Ma		93 Zr
	237 Npƒ			2,1–6,5 Ma		135 Cs₡	107 Pd
236 U			247 cmƒ	15-24 Ma			129 I₡
244 Pu				80 Ma	... ni más allá de 15,7 Ma [8]
232 mil№		238 U№	235 Uƒ№	0,7-14,1 Ga
Leyenda de los símbolos en superíndice ₡ tiene una sección transversal de captura de neutrones térmicos en el rango de 8 a 50 graneros ƒ  isómero fisible m  metaestable № principalmente un material radiactivo de origen natural (NORM) þ  veneno de neutrones (sección transversal de captura de neutrones térmicos superior a 3k graneros) † rango 4-97 a: producto de fisión de vida media ‡ más de 200 ka: producto de fisión de vida larga

Protactinio-230

El protactinio-230 tiene 139 neutrones y una vida media de 17,4 días. La mayoría del tiempo (92%), se somete a beta más decaimiento a 230 Th , con un menor (8%) beta-minus rama descomposición conduce a 230 U . También tiene un modo de desintegración alfa muy raro (0,003%) que conduce a 226 Ac . ^[9] No se encuentra en la naturaleza porque su vida media es corta y no se encuentra en las cadenas de desintegración de ²³⁵ U, ²³⁸ U o ²³² Th. Tiene una masa de 230.034541 u.

El protactinio-230 es de interés como progenitor del uranio-230, un isótopo que se ha considerado para su uso en la terapia dirigida con partículas alfa (TAT). Puede producirse mediante irradiación de protón o deuterón de torio neutro. ^[10]

Protactinio-231

Transmutaciones en el ciclo del combustible de torio v t mi
														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 mil	→	231 mil	←	232 mil	→	233 mil
Los nucleidos con un fondo amarillo en cursiva tienen vidas medias de menos de 30 días. Los nucleidos en negrita tienen vidas medias de más de 1,000,000 de años Los nucleidos en marcos rojos son fisionables

El protactinio-231 es el isótopo de protactinio de vida más larga, con una vida media de 32.760 años. En la naturaleza, se encuentra en trazas como parte de la serie del actinio , que comienza con el isótopo primordial uranio-235 ; la concentración de equilibrio en el mineral de uranio es 46,55 ²³¹ Pa por millón ²³⁵ U. En los reactores nucleares , es uno de los pocos actínidos radiactivos de vida larga producidos como subproducto del ciclo del combustible de torio proyectado , como resultado de (n, 2n) reacciones en las que un neutrón rápido elimina un neutrón de 232 Th o232 U , y también puede ser destruido por captura de neutrones, aunque la sección transversal de esta reacción también es baja.

Energía de enlace: 1759860 keV
Energía de desintegración beta: -382 keV

spin: 3 / 2−
modo de decaimiento: alfa a ²²⁷ Ac, también otros

posibles nucleidos parentales: beta de ²³¹ Th, EC de ²³¹ U, alfa de ²³⁵ Np.

Protactinio-233

El protactinio-233 también forma parte del ciclo del combustible de torio. Es un producto de desintegración beta intermedio entre el torio-233 (producido a partir del torio-232 natural por captura de neutrones) y el uranio-233 (el combustible fisible del ciclo del torio). Algunos diseños de reactores de ciclo de torio intentan proteger al Pa-233 de una mayor captura de neutrones que producen Pa-234 y U-234, que no son útiles como combustible.

Protactinio-234

El protactinio-234 es un miembro de la serie del uranio con una vida media de 6,70 horas. Fue descubierto por Otto Hahn en 1921. ^[11]

Protactinio-234m

El protactinio-234m es un miembro de la serie del uranio con una vida media de 1,17 minutos. Fue descubierto en 1913 por Kazimierz Fajans y Oswald Helmuth Göhring , quienes lo llamaron brevium por su corta vida media. ^[12] Aproximadamente el 99,8% de las desintegraciones de 234 Th producen este isómero en lugar del estado fundamental (t _1/2  = 6,70 horas). ^[12]

Referencias

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2. Auranen, K (3 de septiembre de 2020). "Explorando los límites del paisaje nuclear: propiedades de desintegración α de 211Pa" . Physical Review C . 102 (034305). doi : 10.1103 / PhysRevC.102.034305 . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
3. Huang, TH; et al. (2018). "Identificación del nuevo isótopo 224 Np" (pdf) . Physical Review C . 98 (4): 044302. Código Bibliográfico : 2018PhRvC..98d4302H . doi : 10.1103 / PhysRevC.98.044302 .
4. Más radio (elemento 88). Si bien en realidad es un subactínido, precede inmediatamente al actinio (89) y sigue una brecha de inestabilidad de tres elementos después del polonio (84) donde ningún nucleido tiene vidas medias de al menos cuatro años (el nucleido de vida más larga en la brecha es radón-222 con una vida media de menos de cuatro días ). Por lo tanto, el isótopo de vida más larga del radio, a 1.600 años, merece la inclusión del elemento aquí.
5. Específicamente de la fisión de neutrones térmicos del uranio-235, por ejemplo, en un reactor nuclear típico.
6. Milsted, J .; Friedman, AM; Stevens, CM (1965). "La vida media alfa del berkelio-247; un nuevo isómero de larga duración del berkelio-248". Física nuclear . 71 (2): 299. Código Bibliográfico : 1965NucPh..71..299M . doi : 10.1016 / 0029-5582 (65) 90719-4 .
   "Los análisis isotópicos revelaron una especie de masa 248 en abundancia constante en tres muestras analizadas durante un período de aproximadamente 10 meses. Esto se atribuyó a un isómero de Bk ²⁴⁸ con una vida media superior a 9 [años]. Sin crecimiento de Cf ²⁴⁸ fue detectado, y un límite inferior para la β ^- vida media se puede ajustar en alrededor de 10 ⁴ [años] No alfa atribuible actividad para el nuevo isómero se ha detectado; la alfa vida media es probablemente mayor que 300 [año. ]. "
7. Este es el nucleido más pesado con una vida media de al menos cuatro años antes del " Mar de la inestabilidad ".
8. Excluyendo aquellosnucleidos" clásicamente estables " con vidas medias significativamente superiores a ²³² Th; por ejemplo, mientras que ^113m Cd tiene una vida media de sólo catorce años, la de ¹¹³ Cd es de casi ocho billones de años.
9. Audi, G .; Kondev, FG; Wang, M .; Huang, WJ; Naimi, S. (2017). "La evaluación NUBASE2016 de las propiedades nucleares" (PDF) . Física C china . 41 (3): 030001. Código bibliográfico : 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). "Separación de protactinio empleando resinas cromatográficas de extracción a base de azufre" . Química analítica . 90 (11): 7012–7017. doi : 10.1021 / acs.analchem.8b01380 . ISSN 0003-2700 . PMID 29757620 .  
11. Fry, C. y M. Thoennessen. "Descubrimiento de los isótopos de actinio, torio, protactinio y uranio". 14 de enero de 2012. Consultado el 20 de mayo de 2018. https://people.nscl.msu.edu/~thoennes/2009/ac-th-pa-u-adndt.pdf .
12. http://hpschapters.org/northcarolina/NSDS/Protactinium.pdf

• Masas de isótopos de:
  • Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "La evaluación N UBASE de las propiedades nucleares y de desintegración" , Física nuclear A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 .001
• Composiciones isotópicas y masas atómicas estándar de:
  • de Laeter, John Robert ; Böhlke, John Karl; De Bièvre, Paul; Hidaka, Hiroshi; Peiser, H. Steffen; Rosman, Kevin JR; Taylor, Philip DP (2003). "Pesos atómicos de los elementos. Revisión 2000 (Informe técnico de la IUPAC)" . Química pura y aplicada . 75 (6): 683–800. doi : 10.1351 / pac200375060683 .
  • Wieser, Michael E. (2006). "Pesos atómicos de los elementos 2005 (Informe técnico de la IUPAC)" . Química pura y aplicada . 78 (11): 2051-2066. doi : 10.1351 / pac200678112051 . Lay resumen .
• Datos de vida media, espín e isómeros seleccionados de las siguientes fuentes.
  • Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "La evaluación N UBASE de las propiedades nucleares y de desintegración" , Física nuclear A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 .001
  • Centro Nacional de Datos Nucleares . "Base de datos NuDat 2.x" . Laboratorio Nacional Brookhaven .
  • Holden, Norman E. (2004). "11. Tabla de los isótopos". En Lide, David R. (ed.). Manual CRC de Química y Física (85ª ed.). Boca Raton, Florida : CRC Press . ISBN 978-0-8493-0485-9.