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Isótopos de protactinio

El protactinio ( 91 Pa) no tiene isótopos estables . Los cuatro isótopos naturales permiten dar un peso atómico estándar.

Se han caracterizado veintinueve radioisótopos de protactinio, que van desde 211 Pa hasta 239 Pa. El isótopo más estable es 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 inferiores a 1,6 días, y la mayoría de ellos tienen vidas medias inferiores a 1,8 segundos. Este elemento también tiene cinco metaestados , 217m Pa (t 1/2 1,15 milisegundos), 220m1 Pa (t 1/2  = 308 nanosegundos), 220m2 Pa (t 1/2  = 69 nanosegundos), 229m Pa (t 1/2  = 420 nanosegundos) y 234 m Pa (t 1/2  = 1,17 minutos).

Los únicos isótopos naturales son el 231 Pa, que se produce como un producto de desintegración intermedio de 235 U , 234 Pa y 234 m Pa, 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 desintegran principalmente por captura de electrones a isótopos de torio . El modo principal de los isótopos más pesados ​​es la desintegración beta menos (β − ) . Los productos de desintegración primarios del 231 Pa y los isótopos de protactinio más ligeros que el 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

  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 #: valor e incertidumbre derivados no de datos puramente experimentales, sino al menos en parte de tendencias de Mass Surface (TMS).
  4. ^ ab #: 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:
  6. ^ Símbolo en negrita y cursiva como hijo: el producto hijo es casi estable.
  7. ^ ( ) valor de giro: indica giro con argumentos de asignación débiles.
  8. ^ Teóricamente capaz de desintegrarse β + a 219 Th [1] [5]
  9. ^ Producto de desintegración intermedia de 235 U
  10. ^ Producto de desintegración intermedia de 237 Np
  11. ^ ab Producto de desintegración intermedia de 238 U

Actínidos y productos de fisión.

Protactinio-230

El protactinio-230 tiene 139 neutrones y una vida media de 17,4 días. La mayor parte del tiempo (92%), sufre una desintegración beta plus hasta 230 Th , con una rama menor (8%) de desintegración beta menos que conduce a 230 U. También tiene un modo de desintegración alfa muy raro (0,003%) que conduce a 226 Ac . [12] No se encuentra en la naturaleza porque su vida media es corta y no se encuentra en las cadenas de desintegración del 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 protones o deuterones del torio nautral. [13]

Protactinio-231

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 cantidades traza 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 larga vida producidos como subproducto del ciclo de combustible del torio proyectado , como resultado de (n,2n) reacciones en las que un neutrón rápido elimina un neutrón de 232 Th o 232 U , y también puede destruirse mediante captura de neutrones , aunque la sección transversal para esta reacción también es baja.

Una solución de Protactinio-231.

energía de enlace: 1759860 keV
energía de desintegración beta: −382 keV

espín: 3/2−
modo de desintegración: alfa a 227 Ac, también otros

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

Protactinio-233

El protactinio-233 también forma parte del ciclo del combustible del torio. Es un producto de desintegración beta intermedio entre el torio-233 (producido a partir del torio-232 natural mediante captura de neutrones) y el uranio-233 (el combustible fisionable del ciclo del torio). Algunos diseños de reactores de ciclo de torio intentan proteger al Pa-233 de una mayor captura de neutrones, produciendo 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. [14]

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 denominaron brevium por su corta vida media. [15] Aproximadamente el 99,8% de las desintegraciones del 234 Th producen este isómero en lugar del estado fundamental (t 1/2  = 6,70 horas). [15]

Referencias

  1. ^ ab Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "La evaluación de propiedades nucleares NUBASE2020" (PDF) . Física China C. 45 (3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  2. ^ "Pesos atómicos estándar: protactinio". CIAAW . 2017.
  3. ^ Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, propinas; Dunn, Philip JH; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro AJ (4 de mayo de 2022). "Pesos atómicos estándar de los elementos 2021 (Informe técnico IUPAC)". Química Pura y Aplicada . doi :10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
  4. ^ Auranen, K (3 de septiembre de 2020). "Explorando los límites del paisaje nuclear: propiedades de desintegración α del 211Pa". Revisión Física C. 102 (34305): 034305. Código bibliográfico : 2020PhRvC.102c4305A. doi : 10.1103/PhysRevC.102.034305. S2CID  225343089 . Consultado el 17 de septiembre de 2020 .
  5. ^ https://www.nndc.bnl.gov/ensnds/219/Pa/adopted.pdf, Gráfico de nucleidos del NNDC, niveles adoptados para 219 Pa.
  6. ^ ab Huang, TH; et al. (2018). «Identificación del nuevo isótopo 224Np» (pdf) . Revisión Física C. 98 (4): 044302. Código bibliográfico : 2018PhRvC..98d4302H. doi : 10.1103/PhysRevC.98.044302. S2CID  125251822.
  7. ^ Más radio (elemento 88). Si bien en realidad es un subactínido, precede inmediatamente al actinio (89) y sigue un intervalo 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 el intervalo es radón-222 con una vida media inferior a cuatro días ). El isótopo más longevo del radio, con 1.600 años, merece, por tanto, su inclusión aquí.
  8. ^ Específicamente de la fisión de neutrones térmicos del uranio-235, por ejemplo, en un reactor nuclear típico .
  9. ^ 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]. No hay crecimiento de Cf 248 , y el límite inferior para la vida media β puede fijarse en aproximadamente 10 4 [años]. No se ha detectado actividad alfa atribuible al nuevo isómero; la vida media alfa probablemente sea superior a 300 [años]. ]."
  10. ^ Este es el nucleido más pesado con una vida media de al menos cuatro años antes del " mar de inestabilidad ".
  11. ^ Excluidos los nucleidos " clásicamente estables " con vidas medias significativamente superiores a 232 Th; por ejemplo, mientras que el 113m Cd tiene una vida media de sólo catorce años, la del 113Cd es de ocho cuatrillones de años.
  12. ^ Audi, G.; Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S. (2017). "La evaluación de propiedades nucleares de NUBASE2016" (PDF) . Física China C. 41 (3): 030001. Código Bib :2017ChPhC..41c0001A. doi :10.1088/1674-1137/41/3/030001.
  13. ^ Mastren, T.; Stein, BW; Parker, TG; Radchenko, V.; Copping, R.; Owens, A.; Wyant, LE; Brugh, M.; Kozimor, SA; Noriter, FM; Birnbaum, ER; Juan, KD; Fassbender, ME (2018). "Separación de protactinio mediante resinas cromatográficas de extracción a base de azufre". Química analítica . 90 (11): 7012–7017. doi : 10.1021/acs.analchem.8b01380. ISSN  0003-2700. OSTI  1440455. PMID  29757620.
  14. ^ 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.
  15. ^ ab "Hoja informativa sobre salud humana: protactinio" (PDF) . Laboratorio Nacional Argonne (ANL). Noviembre de 2001 . Consultado el 17 de octubre de 2023 .