PROTACTINIUM

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

H

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

14

15

16

17

He

Li

Be

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

C

N

O

F

Ne

Na

Mg

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Al

Si

P

S

Cl

Ar

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

Cs

Ba

La

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

Fr

Ra

Ac

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

?

?

?

 

?

 

 ?

 

 

 

 

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

 

 

 

 

Th

Pa

U

Np

Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr

 

Pa, atomnr. 91, molvekt 231,0359 g, elektronkonfigurasjon (Rn)+5f1-6d2-7s2 eller (Rn)+5f2-6d1-7s2, smeltepunkt 1873 C, tetthet 15,37 g/cm3. Protactinium hører til gruppe 3 (3b) i det periodiske systemet (også kjent som 'de sjeldne jordartsmetallene' eller 'de sjeldne jordmetallene'.) Det har (1981) 23 kjente isotoper og isomerer, alle radioaktive. Av disse er Pa 230 en av de ytterest få nuklidene som ikke kan fås som naturlig nedbrytningsprodut fra noen andre nuklider. Til gjengjeld har den et variert nedbrytningsskjema selv, og går med en halveringstid på 17,4 dager i 0,0003 % av tilfellene med alfaemisjon over til Ac 226, i 9 % med betaemisjon til U 230 og i 91 % med elektroninnfangning til Th 230.

HISTORIE
En gang kom menn som slet og trellet under jord-åket sammen i mørke, skjulte rom på jakt etter hemmeligheten. Hemmeligheten som skulle hjelpe dem til å finne igjen det tapte paradiset. Paradiset som kvinnene hadde tatt fra dem og jaget dem ut av da de åpenbarte SIN hemmelighet, hemmeligheten som de hadde latt spire og vokse under de nærende, vernende hendene sine.

De hadde vandret fritt over grenseløse villmarker og prøvd krefter med dyrene i skogene og med hverandre for å få energi til å leve. De hadde sunget og turet og fortalt hverandre om heltebragder som hadde vært og som ville komme. De hadde levd fritt og hadde det moro. Det var paradiset.

Nå var de treller, og kvinnene hatet de. De måtte arbeide for å skaffe energi, og de kunne bare få den når de hadde midler som de kunne bytte den til seg med. Men de hadde sett at det var mulig for noen få å kjøpe seg et privat lite paradis hvis de hadde nok av de midlene. Og de gjorde livet til en evig jakt for å skaffe midler og hvis de var heldige fant de dem nede i jorden eller de klarte å gjøre noe med hendene eller hodene sine som de kunne få midler for. Men Midlet selv kunne de ikke frembringe der nede i de mørke rommene hvor de strevde med sine skjulte kunnskaper. Ikke Midlet som kunne frigjøre dem og skaffe dem paradiset hvor de kunne gjøre alle tenkelige ting fordi det ikke fantes grenser for hvilke midler de kunne skaffe seg.

Så de prøvde å slå seg fri i stedet, og en vakker dag i juli 1789 var de spesielt lei av å trelle for monarkiet. De slo det og slo det ned, men friheten vant de ikke, og da Antoine Lavoisier i samme år leverte 'Traite de Chimie' til trykkeriet og for alltid tok fra dem drømmen om det grenseløse paradiset uten ende på midler, hogg de hodet av ham rett og slett.

Lavoisier økte grunnstoffantallet fra fire til tyve: H, C, N, O, P, S, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Ag, Sn, Sb, Pt, Au, Hg, Pb og Bi. Og i de neste hundre årene grov iherdige kjemikere, medlemmene av hans nyoppfunne profesjon, opp ytterligere 56, slik at på den tiden da Röntgen drev og fotograferte hender i Würzburg var det periodiske systemet ganske godt oppfylt med grunnstoffer, og alkymien var død. Ingen av grunnstoffene kunne transmuteres om til hverandre. Det var det som etter den nye definisjonen gjorde dem til grunnstoffer.

Men mellom vismut og thorium var det en hel serie av hull som måtte fylles. Og det var Röntgenfotograferingen i Würzburg som ga støtet til fyllingen av dem. Henri Becquerel var en av de som lette etter lignende stråler. Han fant noen hos uran, men de viste seg ikke å være brukelige. Likevel var det noen som forsket videre på dem. Ekteparet Curie ville finne ut hvor uranet fikk strålene sine fra, og de klarte å skille ut først ett konsentrat som hadde mye sterkere stråler enn uranet, og så ett til, og de viste seg å være nye grunnstoffer: radium og polonium. Men disse var bare de første i en rekke nye radioaktiviteter som etterhvert ble så lang og så forvirrende at de ikke fikk egne navn, men ble navngitt etter stoffet de var funnet i pluss en kode, eksempelvis uran X, radium D, thorium-emanasjon, actinium A og lignende.

Ernest Rutherford hette en ung, begavet eksperimentalfysiker fra New Zealand som hadde fått drømmejobb som professor på det nye McGill-universitetet i Montreal, Canada, og da han påtraff den enda yngre engelskmannen Frederick Soddy som nylig var kjemiuteksaminert fra Oxford og hadde kommet i den fortvilte situasjonen at en stilling han hadde reist over havet for å få ikke ble noe av, var grunnlaget for mye velting av etablert visdom lagt. At både thorium, radium og actinium sendte ut radioaktiviteter i gassform som ble kalt h.h.v. thorium-, radium- og actiniumemanasjon var noe som Rutherford selv hadde oppdaget, i 1899. Mer om dette under radon. Med sin nye kjemiassistent satte Rutherford igang med å prøve å finne ut hvordan thorium bar seg at med å sende ut emanasjon, og etter mye om og men klarte de å separere ut en thoriumfri løsning som emanerte og var sterkt radioaktiv, mens det gjenværende thorium var så å si inaktivt.

Etter mønster av William Crookes, som på tilsvarende hadde skilt ut radioaktiviteten fra uran (trodde han) og kalt den uran X, kalte de det emanerende stoffet i løsningen for thorium X. Så tok de seg juleferie og på nyåret 1902 skulle de fortsette arbeidet med å finne ut hva denne emaneringen til thorium X kom av. Men da var både emanasjonen og aktiviteten til thorium X søkk borte, mens thorium både strålte og emanerte som bare det! Gjennom en rekke målinger fant de at hver gang de fjernet thorium X fra thorium mistet det halve aktiviteten og emaneringsevnen etter 4 dager mens thorium bygget opp aktiviteten sin igjen i samme takt. Konklusjonen var ufravikelig. Thorium X kunne enten komme intetsteds fra eller fra thorium. Thorium X oppførte seg som om det var laget av atomer, men siden det var forskjellig fra thorium i oppførselen måtte det være andre slags atomer. Thorium var ett grunnstoff, thorium X et annet og thoriumatomene måtte stadig omdanne seg til thorium-X-atomer. Dermed kunne både kroppen og hodet til Lavoisier rotere gladelig i graven og Rutherford og Soddy gikk rundt i korridorene på McGill og sang: "Vi er de nye alkymistene!"

Og Polen frembrakte ikke bare Maria Sklodowska Curie, men også Kazimierz Fajans, som i likhet med henne var født i Warszawa, og som i motsetning til henne hadde tatt sin utdannelse i en av okkupasjonsmaktene, og fått sin doktorgrad i kjemi i Heidelberg i Tyskland. I 1913 var det kjent en drøss med radioaktive omdannelsesprodukter og rekkefølgen mellom dem, og man visste også at utsendelsen av en alfa- eller en betapartikkel var et tegn på at et grunnstoff var omdannet til et annet. Dessuten visste man at alfapartiklene var positivt ladet mens betapartiklene var negative.

Fajans var spesialist på fysikalsk kjemi, og hans kjennskap til elektrokjemien tillot ham å trekke et par tilsynelatende enkle konklusjoner. Et atom som sendte ut en alfapartikkel, mente han, ble mer elektropositivt, og flyttet seg mot venstre i det periodiske systemet, mens det motsatte skjedde med de som sendte ut betapartikler. Dette gjorde ham i stand til å finne en plass til hver av de radioaktive omdannelsesproduktene i periodesystemet ved å telle to plasser til venstre ved alfaomdanning og en plass til høyre ved beta. Men resultatet så ikke ut. Mendelejevs enkle og praktiske system ble helt overlesset i de nederste periodene. Dessuten oppdaget han et par interessante ting. Crookes sitt uran X, som lå i samme gruppe som thorium, sendte ut betapartikler, og burde omdannes til noe som lå en plass til høyre, altså midt mellom uran og thorium. Men der var det tomt i periodesystemet. Derfor postulerte han et uran X2, som burde være et hittil ukjent grunnstoff. Da artikkelem hans om dette systematiseringsarbeidet kom ut holdt faktisk Soddy på med å avslutte et tilsvarende arbeid. Han hadde også postulert et element 91, men kalte det eka-tantal, etter Mendelejevs mønster. Da han skjønte at han var for sent ute, tok han seg tid til noen forsøk som viste at selv om alle stoffene som lå plass som thorium hadde forskjellige halveringstider og atomvekter, var de kjemisk identiske og hadde til og med samme spektrum. Han antok at de egentlig bare var varianter av samme grunnstoff og kalte dem isotoper, som er gresk og betyr 'på samme plass.'

Da Soddy således hadde ryddet opp i det rotet Fajans hadde lagd, falt det i Fajans sin lodd sammen med O.H.Göhring å identifisere det postulerte grunnstoffet da de separerte en betastrålende aktivitet fra en uran X-løsning. Denne aktiviteten måtte være det nye grunnstoffet, og siden halveringstiden ble målt til bare 1.1 minutter, kalte de det brevium (Bv) etter latin brevis 'kort.'

Nå hadde man tre radioaktive serier, thorium- radium- og actiniumserien. Det var blitt fastslått at radium stammet fra uran, det hadde altfor kort levetid til å ha en selvstendig geologisk opprinnelse. Men actinium hadde enda kortere halveringstid. Hvor stammet actinium fra? Parhestene Otto Hahn og Lise Meitner, som siden skulle gjøre fryktinngytende verdifullt arbeid med uranfisjon, hadde allerede gjort et imponerende arbeide ved å bekrefte at det kortlivede brevium hadde kjemiske fellestrekk med tantal. Nå gikk de igang med å prosessere bekblende for å finne actiniums forløper. De antok at dette var et alfastrålende stoff som også lignet tantal, forholdt seg deretter og i 1918 hadde de funnet et slikt tantallignende stoff som hadde halveringstid over 30000 år og avga alfapartikler. Dermed måtte det være forløperen til actinium, og de kalte det protactinium etter gresk protos 'foran.' Dette var samme grunnstoffet som brevium, men Fajans selv foreslo å bruke det nye navnet på grunn av den lengre halveringstiden. Det ble vanlig å kalle det protoactinium i kjemiske og fysiske artikler i mellomkrigstiden, fordi artikkelforfatterne mente det var bedre gresk, men protactinium ble stadfestet ved IUPAC-vedtak i 1949.

Senere, i 1921, oppdaget de nok et omdanningsprodukt etter uran X, en betastrålende isotop med halveringstid 6,7 timer. Det underlige var at denne oppførte seg kjemisk akkurat som brevium. Ingen annen konklusjon var mulig enn at uran X, som var identisk med thorium 234, gikk over i TO varianter av protactinium 234. Senere fant de at det første produktet var det kortlivede brevium, som så enten ved betaemisjon gikk over i uran II (=uran 234) eller i noen få tilfeller ved utsendelse av en gammakvant ble til den nye betaemitteren med den lengre halveringstiden. De antok at brevium var et metastabilt stadium av protactinium 234, betegnet det Pa 234m og sa at de to nuklidene var isomerer av protactinium 234. Dette var den første oppdagelsen av slik kjerneisomeri, som siden også er blitt funnet hos en rekke andre isotoper.

Den russiske kjemikeren Aristid Viktor Grosse overtok så arbeidet med protactinium, og klarte i 1927 å fremskaffe 2 mg protactiniumpentoksyd, Pa2O5. Siden, i 1934, klarte han også å fremstille metallisk protactinium, målte atomvekten av det og skaffet rede på flere av de kjemiske og fysiske egenskapene. Grammengder ble første gang fremstilt av Collins, Hillary, Nairn og Phillips ved UK Atomic Energy Authority i 1960. Etter prosessering av 60 tonn(!) avfall fra uranutvinning hadde de klart å vinne ut 130 gram kjemisk rent protactinium. De laboratoriene som har protactinium i sin besittelse idag har nesten alle kjøpt det av disse 130 grammene, og til en pris som langt overstiger gullets. Det er ikke et stoff man søler ut i utslagsvaskene uten videre...

Det greske ordet protos stammer fra pros- 'for, foran, forover' etter indoeuropeisk pro-, por- 'forover, foran'. Gjennom pro-mo- og norrønt framr har vi fått ordene fra og fram, frem, som er brukt i en rekke sammensetninger. Post i forbindelsene vinduspost, vannpost kommer gjennom middelnedertysk fra latin postis 'dørstolpe' med samme opprinnelse. Germanske lån gjennom middelnedertysk er ordene fremmed, from, frue, frøken, jomfru, hustru, frokost, fort(hurtig) og forstavelsen for-. Samme rot som frue (indoeur. prouon) har germansk Frawan-, Fraujan-, urnordisk FraujaR og norrønt Freyr, Freyja, gudene Frøy og Frøya. Fra indoeur. pro-, por- kommer også gresk pró 'foran', som forekommer i herosnavnet Prometheús og dermed i grunnstoffet promethium. Samme opprinnelse har gresk pros- 'for, foran, forover' derav prosienai 'nærme seg' og prositos 'tilnærmelig' og dermed dysprositos 'vanskelig tilgjengelig' som går igjen i grunnstoffet dysprosium.

Om den andre delen av navnet, se actinium.

GEOLOGI
Protactinium regnes for å utgjøre 9x10-11 % av den faste, øvre jordskorpen, og ligger på en 85. plass av de 110 grunnstoffene på denne statistikken. Isotopen 231 utgjør praktisk talt alt protactonium som finnes i naturen. Den er et nedbrytningsprodukt av uran 235 og følger dette overalt, med visse unntak. Små mengder av Pa 234 og 234m som forekommer i nedbrytningsserien til U 238 er også til stede, og dessuten en liten andel Pa 233, som produseres ved naturlige nøytroners innvirkning på thorium og som mellomprodukt av neptunium 237, som også finnes i små mengder etter slike innvirkninger.

Mengdeforholdene er:
234m: 1,49x10-9 % av alt protactinium
234: 6,7x10-10 %
233: ca. 5x10-12 %

Det kan regnes ut at hvert gram uran i naturlige mineraler vil inneholde en ekvivalentmengde av 0,327 mikrogram protactinium, noe som er litt mindre enn for radium. Isaac Asimov (også kjent som science-fictionforfatter) har estimert at det i de ytterste 1,6 km av den landfaste jordskorpen finnes det 16,9 millioner tonn protactinium.

Protactinium(V)-ioner er betraktelig mindre løselige i sjøvann enn uran, og protactinium som produseres fra uran i havvannet vil derfor ha en tendens til å felles ut på havbunnen. Visse havsedimenter har et innhold på opptil 8,8x10-9 %, og protactiniuminnholdet i f.eks. mangannoduler kan brukes til å datere dem. Med en halveringstid på 32500 år kan den brukes til å datere ting som er opptli et par hundre tusen år gamle. Ved å bruke forholdet mellom Pa 231 og Th 230 (75000 års halveringstid) kan bestemmelsene gjøres sikrere fordi den blir uavhengig av variasjoner av sedimentasjonshastigheten, siden forholdet mellom sedimentasjonshastighetene av de to isotopene er konstant.

Prosessering av avfall etter uranutvinning er pr. idag den eneste praktiske protactiniumutvinningsmetoden. Angående forekomster og produksjonsland, se uran.

KJEMI
Til det ytre er protactinium et hardt, sølvhvitt metall med en skinnende metallglans. Det er ganske reaktivt, men holder glansen i noen dager når det utsettes for luft. Metallet har supraledende egenskaper under 1,4 K.

Før transuranene kom til og viste at aktinideserien er parallell med lantanidene stilte man helst protactinium i sidegruppe 5, med vanadium, niob og tantal. Det er også klare likheter. Det stabileste oksydasjonstallet er +5, som gir en edelgasskonfigurasjon, og metallet er også hardere og tyngre enn de mer typiske aktinidene. Det krystalliserer tetragonalt, i motsetning til den heksagonale krystallstrukturen som er vanlig hos de øvrige sjeldne jordmetallene, men også i motsetning til den kubisk romsentrerte i vanadiumgruppen.

Og det er andre foskjeller også. Pentoksydet er mer ionisk i bindingene og mer basisk i karakteren. Det danner ikke lett protactinater med kationer. Derimot danner det lett enverdige oksokationer der to oksygenatomer er ganske kovalent bundet. Det foreligger også et oksydasjonstall +4, som er stabilt mot oksydasjon i vandig løsning, men oksyderer raskt til +5 i luft. Vannløsningene er forøvrig lite holdbare, og har, som for thorium en meget sterk tendens til å hydrolysere, med sur reaksjon p.g.a. felling i kolloid av tungt løselige hydroksyder som kan adsorberes til nesten hvilke overflater som helst. Bare tilsetning av gode kompleksdannere eller konsentrerte syrer kan holde det i løsning lenge. Disse tendensene gjorde de tidlige analysene vanskelige. Til dels sprikende resultater ble offentliggjort. Stoffet ble beryktet fordi det rett som det var forsvant mellom hendene på uforsiktige eller uerfarne forskere. En tendens som var desto mer irriterende på grunn av kostnaden av stoffet.

På grunn av edelgasskonfigurasjonen er protactinium(V) fargeløst, men det er bare de mest elektronegative grunnstoffene som danner klart ioniske, fargeløse forbindelser med det. Allerede klorforbindelsene har litt kovalent karakter, og for de tyngre halogenidene blir fargingen stadig sterkere. Protactinium(IV)-forbindelser har et ledig 5f-elektron som lett kan vekselvirke med lyset og gi farge. Det er kjent et rødbrunt fluorid og et gulgrønt klorid. Av forbindelser med lavere (formelle) oksydasjonstall er et Pa(III)jodid og et Pa(II)oksyd kjent.

Både Pa(IV) og særlig Pa(V) hydrolyserer sterkt i vann. Pa(III) er ikke kjent i vannfase. Syre stabiliserer løsningene. Pa(V) hydrolyserer momentant hvis pH er over 5,5, saktere med lavere pH, men pH må under 1 hvis løsningene skal holde seg mer enn noen dager.

Alternativt stabiliseres løsningene med kompleksdannere. Hvis de sterkeste kompleksdannerne, som fluorid eller visse organiske reagenser, ikke er til stede vil kompleksene av Pa være hydroksy- eller oksykomplekser. Pa(V) i en løsning er vanligvis en blanding av forskjellige komplekser og utfelte hydrolyserte kolloidpartikler. Fluorid er den beste kompleksdanneren. Kompleksene med oksalsyre har interessante egenskaper fordi løseligheten av Pa(V) varierer ganske mye med oksalsyrekonsentrasjonen.

Protactinium er et reaktivt metall, og kan danne binære forbindelser med omtrent det som finnes av grunnstoffer i det periodiske systemet. Av intermetalliske forbindelser er fem, med beryllium, samt noen av gruppe 8-elementene undersøkt. Trihydridet fås av grunnstoffene ved 250 C og fås i svarte flak eller som et grått pulver med kubisk krystallstruktur. Borohydridet, Pa(BH4)4, er ustabilt og flyktig ved romtemperatur. En rekke organometalliske forbindelser er også fremstilt. To karbider er kjent, PaC og PaC2, begge med meget høyt smeltepunkt. Forbindelsene med nitrogen, fosfor, arsen og antimon er tallrike, og viser en paramagnetisme som er temperaturavhengig.

Av oksyder er kjent det svarte PaO2 og det hvite Pa2O5, samt en rekke varianter som ligger mellom de to i sammensetning. Også et monoksyd PaO, og et blekgult peroksyd har være fremstilt. Peroksydet er ustabilt og varierer i sammensetning mellom Pa2O5.3H2O og Pa2O9.3H2O over tid. En rekke dobbeltoksyder, for det meste med alkali- og jordalkalimetaller er kjent. Av sulfider har man fremstilt PaS2, og det er også kjent et tilsvarende selenid.

Alle de binære halogenidene er flyktige ved moderate temperaturer. Fluorider er det rødbrune PaF4, som er uløselig i vann, samt Pa2F9 og det hvite, vannløselige PaF5, kloridene det gulgrønne PaCl4 og det lysegule PaCl5 , bromidene PaBr4 og det oransjerøde PaBr5 (tre krystallformer) og jodidene det mørkebrune PaI3 samt PaI4 og det svarte PaI5. En rekke oksyhalogenider er også kjent. Protactinium har også en mengde alkalifluorokomplekser som er saltaktige og har ganske høye smeltepunkter. Lignende forbindelser er ikke kjent for de andre halogenidene, men interessant er disse halogenidenes evne til å danne komplekser med ikke-metalliske kationer som danner stabile vannløsninger og ikke hydrolyserer. Med SOCl2 dannes f.eks. sulfurylkloroprotactinat, SO(PaCl6)2. Andre eksempler er tetrametylammoniumbromoprotactinat, (CH3)4NPaBr6 og trifenylmetylarsoniumjodoprotactinat(IV), [(C6H5)3CH3As]2PaI6.

Protactinium danner ikke særlig lett salter med oksosyrer, men noen nitrater, sulfater, fosfater, arsenater, selenitter og tilogmed perrhenater har vært fremstilt. Komplekser dannes også med en del av disse anionene.

Analyse:

Protactinium påvises best ved fargereaksjonene med kommersielle kompleksdannere som arsenazo III, klorfosfonazo III eller thenoyltrifluoraceton. Det hevdes at så lite som et hundredels mikrogram kan påvises med denne metoden, som både kvalitativt og kvantitativt er den mest følsomme.

Fremstilling:

Hittil har protactinium ikke blitt utvunnet fra malm, men fra avfall etter utvinning av uran eller lignende produkter. Slikt avfall er ofte anriket på Pa, men en lang og innviklet prosess er oftest nødvendig for å isolere det. UKAEA-gruppen som fremstilte 130 g protactinium gikk ut fra slammet etter eterekstraksjonen av uran og ga det følgende behandling: (1) Utluting med 4M HNO3+0,1M HF i 8 t ved 20 grader. Filtrere og vaske bunnfallet. (2) Ekstrahering av uran fra filtratvæsken med 20 % tributylfosfat. (3) Felling med AlCl3. Bunnfallet står i 4 t. Filtrere og vaske. (4) Utluting av bunnfallet med NaOH + vann. Filtrere og vaske. (5) Bunnfallet løses i konsentrert HCl + spor av HF. (6) Felling med AlCl3. (7) Ekstraksjon av bunnfallet med diisobutylketon. (8) Ketonfasen tilsettes 8M HCl + 0,1M HF. (9) Tilsettes aluminiumklorid og elueres gjennom ionebytterkolonne med 8M HCl + 0,5M HF. Metallet kan så fremstilles ved å redusere kloridet med bariumdamp ved 1400 C, så hvis du har noen tonn eterekstrahert bekblendeslam tilgjengelig, er det bare å sette igang!

Protactinium kan også lages av en thorium 230/232-blanding ved nøytronirradiasjon i reaktorer:

230Th + 1n -> 231Th + g og

232Th + 1n -> 233Th + 2 n.

Thorium 231 er en betaemitter og går over til protactinium 231 med en halveringstid på 25,5 timer. Med optimal nøytronfluks kan grammengder fås på denne måten.

Demonstrasjonsforsøk:

Vel, hvis det lar seg gjøre å skaffe noe protactinium er nok den beste demonstrasjonen å vise det som protactinium er mest berømt for, nemlig hydrolysen. Ta litt protactinium(V)klorid og dryss i litt vann. Observer at løsningen raskt blir uklar samt at pH forandrer seg. Prøv det samme når det rene vannet er erstattet av en perklorsyreløsning på 0,00001 M og en på 1 M. Tilsett den første løsningen dråpevis fortynnet saltsyre og se hva som skjer.

Protactinium kan registreres i uranmineraler hvis man har en alfapulshøydeanalysator tilgjengelig. Et universitet i nærheten kan kanskje låne ut en??? Alfa-energiene er 5,014, 4,952 og 5,028 MeV, med de hyppigste først. De som kan interferere er Ac227 sine 4,941 og 4,954.

Noen protactiniumforbindelser:

Protactiniumpentoksyd. Smeltepunkt over 1550 C. Hvite, hygroskopiske kubiske krystaller. Løselig i fortynnet flussyre. Uløselig i salpetersyre. Ytterligere seks krystallformer opptrer ved oppvarming mellom romtemperaturen og smeltepunktet.

Protactinium(IV)klorid, gulgrønne, tetragonale krystaller. Sublimerer ved 400 C i vakuum. Oksyderes i luft. Løselig i vann og fortynnet saltsyre.

Cesium-protactinium(IV)fluorid, eller cesiumflouroprotactinat(IV), en kompleksforbindelse som er løselig i vann uten å hydrolysere, og brukes en del analytisk.

 

BIOLOGI
Protactinium må behandles med stor forsiktighet p.g.a. radioaktiviteten. Anbefalte grenseverdier for Pa 231 er:

I vannløselig form:

I uløselig form:

luft, pr. m3: 1x10-12 Curie = 2x10-11 g

1x10-10 Ci = 2x10-9 g

vann, pr. m3: 3x10-5 Ci = 0,6 mg

8x10-4 Ci = 17 mg

hele kroppen: 1,0x10-7 Ci = 2x10-6 g

1,6x10-10 Ci = 3,3x10-9 g.

For Pa 233:

I vannløselig form:

I uløselig form:

luft, pr. m3: 6x10-7 Curie = 3x10-11 g

2x10-7 Ci = 1x10-11 g

vann, pr. m3: 10 Ci = 0,49 mg

8x10-4 Ci = 1,5x10-7 g

hele kroppen: 6x10-5 Ci = 3x10-9 g

 

Protactinium som kommer inn i kroppen konsentrerer seg i knokler, muskulatur, lever og nyrer. Det holder seg påfallende lenge i blodet, noe som antagelig har sammenheng med spesifikk binding til visse plasmaproteiner. Fra muskler, lever og nyrer skilles det ut etter noen år, men i benvevet blir det i praksis værende for alltid.

Protactinium som inhaleres bruker ca. 10 år på å forsvinne helt fra lungevevet. Hvis det kommer inn i kroppen gjennom sår går utskillingen enda saktere, det kan ta et helt liv før det er helt borte fra sårstedet.

Inntak av høye doser protactinium fører til rask død etter vanlige strålesykesymptomer. Mindre doser over lengre til gir med høyest sannsynlighet knokkelkreft og leukemi. Leukemi er ellers et sjeldent symptom ved actinideinntak.

Visse havdyr, f.eks. muslinger og krabber kan konsentrere protactinium i mengder på 10 til 1000 ganger konsentrasjonen i det omgivende havvannet.

UTNYTTELSE
Dette er et kort kapittel når det gjelder protactinium. Protactinium 231 brukes i detektorer for måling av energispektra til hurtige nøytroner. Protactinium 233 brukes til kalibrering av røntgendetekteringsutstyr fordi U 233-atomene som Pa 233-atomene omdannes til avgir pålitelige og entydige røntgenkvanter fra L-elektronskallet etter omdanningen. Protactinium er en svært effektiv katalysator og katalyserer produksjon av alkaliklorater ved elektrolyse bedre enn platina. Det forbedrer effektiviteten av hydrokarbonkonvertering betydelig når det tilsettes til en Pt/Ir-katalysator. Bruken til dateringsformål er nevnt. Pa 233 er også et mellomstadium når spaltbart uran 233 produseres ved nøytronirradiering av thorium.

Hovedkilder:

Prof.dr.phil. Haakon Haraldsen (Asch.konv.leks.5.utg.b.15).
CRC Handbook of Chemistry anf Physics, 57th ed. 1976-77.
W. Seelmann-Eggebert, G. Pfennig, H. Münzel, H. Klewe-Nebenius, Karlsruher Nuklidkarte, Kernforschungszentrum Karlsruhe, 1981.
Karl Heinrich Lieser, Einführung in die Kernchemie, Verlag Chemie, Weinheim, 1969.
Gmelin Handbuch der anorganischen Chemie, Syst.-Nr. 51, Protactinium, Ergänzungsband, Springer-Verlag, Berlin, 1977.

:-) LEF