Protactinium
Protactinium ist ein radioaktives, grau glänzendes Schwermetall. Es ist das 2. Element der Gruppe der Actinoide. In seinen Verbindungen tritt es häufig in der Oxidationsstufe V auf. In wässriger Lösung können farblose PaO2 +-Ionen vorliegen. Durch Zink können Pa(V)- zu Pa(IV)-Verbindungen reduziert werden. In der Pechblende bildet sich das Element durch Zerfall des Nuklids 235U. Das Metall und seine Verbindungen haben gegenwärtig nur eine geringe technische Bedeutung.
Eigenschaften des Elements
| Einordnung in das Periodensystem der Elemente und Eigenschaften | Atombau |
| Ordnungszahl: 91 | 91 Protonen 91 Elektronen |
| 7. Periode | 7 besetzte Elektronenschalen |
| Gruppe der Actionoide | 5 Außenelektronen |
| Elektronenkonfiguration im Grundzustand | Rn 7s25f26d1 |
| Elektronegativität | 1,5 |
| Ionisierungsenergie in eV | k. A. |
| häufigste Oxidationszahlen | V |
| Atommasse des Elements in u | 231,04 |
| Atomradius in 10- 1 0m | 1,606 |
| Ionenradius in 10- 1 0m | 0,89 (+5) |
| Aggregatzustand im Normalzustand | fest |
Stoffkonstanten und Häufigkeit des Vorkommens in der Natur
Dichte in  bei 25 °C | 15,4 |
| Härte nach Mohs und Brinell | |
Schallgeschwindigkeit in  | |
| Schmelztemperatur in °C | 1230 |
spezifische Schmelzwärme in  | 72,3 |
| Siedetemperatur in °C | 4027 |
| spezifische Verdampfungswärme in | 2082,25 |
Standardentropie S0 in  | |
Wärmeleitfähigkeit in  bei 27 °C | 47,0 |
spezifische Wärmekapazität in  | |
Volumenausdehnungskoeffizient in 10- 3  | |
spez. elektrischer Widerstand in  | 0,1770 |
| Anteil in der Erdhülle in % (Atmosphäre, Wasser, Erdkruste bis 10 km Tiefe) | 9 · 10- 1 1 |
Alle Isotope sind radioaktiv.
Isotope des Elements
| Ordnungszahl Z | Massenzahl A | Atommasse in u | Häufigkeit in % | Art der Strahlung und Energie in MeV | Halbwertszeit |
| 91 | 231 | 231,035 | 100% | α: 5,014 | 3,4 · 104 a |
| 233 | 233,040 | künstlich | β  : 0,3 | 27 d | |
| 234 | 234,043 | künstlich | β : 2,3 | 6,7 h | |
| 235 | 235,045 | künstlich | β : 1,4 | 23 min. |
Energieniveauschema
Weitere Eigenschaften
Protactinium ist ein silberweiß glänzendes und radioaktives Schwermetall. Es läuft an der Luft unter Oxidbildung rasch an. Es besitzt eine hohe Schmelz- und Siedetemperatur. Protactinium gehört zu den Actinoiden. In seinen Verbindungen bildet es die Oxidationsstufen III, IV und V, wobei die Stufe V die stabilste und wichtigste ist. Proactinium ist ein ziemlich unedles und elektropositives Metall. Es bildet einige farbige Halogenide.
Entdeckung
Bei Untersuchungen des radioaktiven Zerfalls des Uranisotops U entdeckten 1913 KASIMIR FAJANS (1887-1975) und O. H. GÖHRING das erste Isotop des Elements 91 in Form des Pa. Dies entsteht dabei als Glied der Uran-Radium-Zerfallsreihe aus dem Isotop Th. Sie nannten es aufgrund der kurzen Halbwertszeit «Brevium» (bedeutet so viel wie kurz). 1917/18 gelang es LISE MEITNER (1878-1968) und Otto Hahn (1879-1968), unabhängig von den britischen Chemikern FREDERICK SODDY (1877-1956) und JOHN ARNOLD CRANSTON (1891-1965), in Rückständen der Pechblende das langlebige Isotop Pa nachzuweisen. Da aus ihm Actinium hervorgeht, gaben sie dem Element den Namen «Proactinium» mit dem chemischen Symbol «Pa». Der Name wurde 1949 von IUPAC in «Protactinium» abgeändert. 1927 gelang es GROSSE, etwa 2 mg Protactinium(V)-oxid herzustellen. Das metallisches Protactinium wurde Anfang der 30er Jahre erhalten.
Vorkommen/Herstellung
Proactinium steht an 85. Stelle der Elementhäufigkeit und gehört zu den äußerst seltenen Elementen auf der Erde. Protactinium findet sich als radioaktives Zerfallsprodukt des Urans in Form des Isotops Pa in äußerst geringen Mengen in Uranmineralen. Die Gewinnung des Protactiniums aus Erzen oder deren Rückständen erfolgt nach unterschiedlichen Verfahren: z. B. durch Bildung des schwach löslichen Protactinium(V)-oxids und Trennung mittels Ionenaustausch an Harzen. Das Metall wird durch Reduktion von Protactiniumfluorid mit Barium oder Lithium gewonnen. Hochreines Proactinium erhält man durch thermische Zersetzung des Pentaiodids an einem heißen Wolframdraht.
Verwendung
Protactinium wird nur zu Forschungszwecken verwendet.
Wichtige Verbindungen
Als wichtige Protactiniumverbindung gilt das farblose Oxid Pa2O5.
Bau
Protactinium kristallisiert in einer dichtesten Kugelpackung von Metallatomen.
