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Isótopos del protactinio

El protactinio ( 91 Pa) no tiene isótopos estables . Los cuatro isótopos que se encuentran en la naturaleza permiten determinar un peso atómico estándar.

Se han caracterizado veintinueve radioisótopos del protactinio, que van desde 211 Pa hasta 239 Pa. El isótopo más estable es el 231 Pa, con una vida media de 32.760 años, el 233 Pa, con una vida media de 26,967 días, y el 230 Pa, con una vida media de 17,4 días. Todos los demás isótopos radiactivos 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 estados meta , 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 234m Pa (t 1/2  = 1,17 minutos).

Los únicos isótopos que se encuentran de forma natural son 231 Pa, 234 Pa y 234m Pa. El primero se presenta como un producto de desintegración intermedio del 235 U , mientras que los dos últimos se presentan como productos de desintegración intermedios del 238 U. El 231 Pa constituye casi todo el protactinio natural.

El modo de desintegración primario para los isótopos de Pa más ligeros que (e incluyendo) 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 primario 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 e incluyendo 227 Pa son isótopos de actinio y los productos de desintegración primarios para 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 en 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 tendencias de la Superficie de Masa (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 cursiva y negrita como hija: el producto hija es casi estable.
  7. ^ ( ) valor de giro: indica giro con argumentos de asignación débiles.
  8. ^ Teóricamente capaz de desintegrarse en β + a 219 Th [1] [5]
  9. ^ Producto de desintegración intermedia del 235 U
  10. ^ Producto de desintegración intermedia de 237 Np
  11. ^ ab Producto de desintegración intermedia del 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+ a 230 Th , con una rama de desintegración beta-menos menor (8 %) 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 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). Se puede producir mediante la irradiación de torio natural con protones o deuterones . [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 de 46,55 231 Pa por millón de 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 reacciones (n,2n) donde un neutrón rápido elimina un neutrón de 232 Th o 232 U , y también puede destruirse por captura de neutrones , aunque la sección eficaz 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 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 del torio. Es un producto intermedio de la desintegración beta entre el torio-233 (producido a partir del torio-232 natural mediante captura de neutrones) y el uranio-233 (el combustible fisible del ciclo del torio). Algunos diseños de reactores del ciclo del torio intentan proteger el Pa-233 de una mayor captura de neutrones, lo que produce Pa-234 y U-234, que no son útiles como combustible.

Protactinio-234

El protactinio-234 es un elemento 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 llamaron 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 NUBASE2020 de las propiedades nucleares" (PDF) . Chinese Physics 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, Tiping; 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 de la 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 de 211Pa". Physical Review C . 102 (34305): 034305. Bibcode :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, Cuadro de nucleidos de la NNDC, niveles adoptados para 219 Pa.
  6. ^ ab Huang, TH; et al. (2018). "Identificación del nuevo isótopo 224Np" (pdf) . Physical Review C . 98 (4): 044302. Bibcode :2018PhRvC..98d4302H. doi :10.1103/PhysRevC.98.044302. S2CID  125251822.
  7. ^ Más radio (elemento 88). Aunque 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 una vida media de al menos cuatro años (el nucleido de vida más larga en el intervalo es el radón-222 con una vida media de menos de cuatro días ). El isótopo de vida más larga del radio, con 1.600 años, por lo tanto merece la inclusión del elemento aquí.
  8. ^ En concreto, a partir 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 vida del berkelio-248". Física nuclear . 71 (2): 299. Bibcode :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 mayor de 9 [años]. No se detectó crecimiento de Cf 248 , y un límite inferior para la vida media β − se puede establecer en aproximadamente 10 4 [años]. No se ha detectado actividad alfa atribuible al nuevo isómero; la vida media alfa es probablemente mayor de 300 [años]".
  10. ^ Se trata del nucleido más pesado, con una vida media de al menos cuatro años antes del " mar de inestabilidad ".
  11. ^ Excluyendo aquellos 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 113 Cd es de ocho cuatrillones de años.
  12. ^ Audi, G.; Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S. (2017). "La evaluación NUBASE2016 de las propiedades nucleares" (PDF) . Chinese Physics C . 41 (3): 030001. Bibcode :2017ChPhC..41c0001A. doi :10.1088/1674-1137/41/3/030001.
  13. ^ Mastren, T.; Stein, B. W.; 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 basadas en 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 la salud humana: protactinio" (PDF) . Laboratorio Nacional Argonne (ANL). Noviembre de 2001. Consultado el 17 de octubre de 2023 .