Isótopos del protactinio

Isótopos del protactinio  ( 91 Pa)
Isótopos principales [1]Decadencia
abundanciavida media ( t 1/2 )modoproducto
229 Pasintetizador1,5 díasmi229 °
230 Pasintetizador17,4 díasβ +230º​
β −230 U
alfa226 Ac
231 Pa100%3,265 × 10 4  añosalfa227 Ac
232 Pasintetizador1,32 díasβ −232 U
233 Parastro26.975 díasβ −233 U
234 Parastro6,70 horasβ −234 U
234 m /añorastro1.159 minutosβ −234 U
Peso atómico estándar A r °(Pa)
  • 231.035 88 ± 0.000 01 [2]
  • 231,04 ± 0,01  ( abreviado ) [3]

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


Nuclido
[n.° 1]
Nombre histórico		OnorteMasa isotópica ( Da ) [n 2] [n 3]
Vida media
[n.° 4]
Modo de decaimiento
[n 5]
Isótopo hija
[n.º 6]		Giro y
paridad
[n 7] [n 4]
Abundancia isotópica
Energía de excitación
211 Pa [4]911203,8(+4,6−1,4) msalfa207 Ac9/2−#
212 Pa91121212.02320(8)8(5)ms
[5,1(+61−19)ms]		alfa208 Ac7+#
213 Pa91122213.02111(8)7(3)ms
[5,3(+40−16)ms]		alfa209 Ac9/2−#
214 Pa91123214.02092(8)17(3) msalfa210 Ac
215 Pa91124215.01919(9)14(2) msalfa211 Ac9/2−#
216 Pa91125216.01911(8)105(12) msα (80%)212 Ac
β + (20%)216 °
217 Pa91126217.01832(6)3,48(9) msalfa213 Ac9/2−#
217 m /año1860(7) keV1,08(3) msalfa213 Ac29/2+#
ES (raro)217 Pa
218 Pa91127218.020042(26)0,113(1) msalfa214 Ac
219 Pa91128219.01988(6)53(10) nsα [nº 8]215 Ac9/2−
220 Pa91129220.02188(6)780(160) nsalfa216 Ac1−#
220 m1 Pa [6]34(26) keV308(+250-99) nsalfa216 Ac
220m2 por año [6]297(65) keV69(+330-30) nsalfa216 Ac
221 Pa91130221.02188(6)4,9(8) μsalfa217 Ac9/2−
222 Pa91131222.02374(8)#3,2(3) msalfa218 Ac
223 Pa91132223.02396(8)5,1(6) msalfa219 Ac
β + (.001%)223 °
224 Pa91133224.025626(17)844(19) msα (99,9%)220 CA5−#
β + (.1%)224 °
225 Pa91134225.02613(8)1.7(2) segundosalfa221 Ac5/2−#
226 Pa91135226.027948(12)1,8(2) minutosalfa (74%)222 Ac
β + (26%)226º​
227 Pa91136227.028805(8)38,3(3) minutosα (85%)223 Ac(5/2−)
CE (15%)227 °
228 Pa91137228.031051(5)22(1) horasβ + (98,15%)228 °3+
alfa (1,85%)224 Ac
229 Pa91138229.0320968(30)1,50(5) dCE (99,52%)229 °(5/2+)
α (.48%)225 CA
229 m /año11,6(3) keV420(30) ns3/2−
230 Pa91139230.034541(4)17.4(5)dβ + (91,6%)230º​(2−)
β − (8,4%)230 U
α (.00319%)226 Ac
231 PaProtoactinio91140231.0358840(24)3,276(11)×10 4  añosalfa227 Ac3/2−1.0000 [número 9]
CD (1,34 × 10 −9 %)207 Tl
24 Ne
SF (3×10 −10 %)(varios)
CD (10 −12 %)208 Pb23F
​​
232 Pa91141232.038592(8)1.31(2)dβ −232 U(2−)
CE (.003%)232 °
233 Pa91142233.0402473(23)26.975(13) dβ −233 U3/2−Rastro [n° 10]
234 PaUranio Z91143234.043308(5)6.70(5) horasβ −234 U4+Rastro [n 11]
SF (3×10 −10 %)(varios)
234 m /añoUranio X 2
Brevio		78(3) keV1,17(3) minutosβ − (99,83%)234 U(0−)Rastro [n 11]
TI (.16%)234 Pa
SF (10 −10 %)(varios)
235 Pa91144235.04544(5)24,44(11) minutosβ −235 U(3/2−)
236 Pa91145236.04868(21)9,1(1) minutosβ −236 U1(−)
β − , SF (6×10 −8 %)(varios)
237 Pa91146237.05115(11)8,7(2) minutosβ −237 U(1/2+)
238 Pa91147238.05450(6)2,27(9) minutosβ −238 U(3−)#
β − , SF (2,6×10 −6 %)(varios)
239 Pa91148239.05726(21)#1.8(5) horasβ −239 U(3/2)(−#)
Encabezado y pie de página de esta tabla:
  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:
    CD:Desintegración del racimo
    CE:Captura de electrones
    ÉL:Transición isomérica
    SF:Fisión espontánea
  6. ^ Símbolo en negrita y cursiva 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

Actínidos y productos de fisión según su vida media
Actínidos [7] por cadena de desintegraciónIntervalo de vida media
( a )		Productos de fisión de 235 U por rendimiento [8]
4 n4n + 14n + 24n + 34,5–7%0,04–1,25 %<0,001%
228 Ra№4–6 a155 UEþ
248 Libro[9]> 9 a
244 cmƒ241 Puƒ250 Cf227 Ac№10–29 a90 Sr85 coronas113 mcd​
232 Uƒ238 Puƒ243 cmƒ29–97 a137 C151 Pequeñoþ121 millones de segundos
249 Véaseƒ242m Soyƒ141–351 a

Ningún producto de fisión tiene una vida media
en el rango de 100 a–210 ka...

241 Soyƒ251 Véaseƒ[10]430–900 a
226 Ra№247 Libro1,3–1,6 ka
240 Pu229 °246 cmƒ243 Soyƒ4,7–7,4 mil
245 cmƒ250 centímetros8,3–8,5 ka
239 Puƒ24,1 k
230 °№231 Pa№32–76 k
236 Npƒ233 Uƒ234 U№150–250 mil99 Tc₡126 seg
248 centímetros242 Pu327–375 mil79 Se₡
1,33 millones de años135 Cs₡
237 Npƒ1,61–6,5 millones de años93 Zr107 páginas
236 U247 cmƒ15–24 millones129 ₡​
244 Pu80 Ma

... ni más allá de 15,7 Ma [11]

232 °N°238 U№235 Uƒ№0,7–14,1 Ga

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 positiva hasta 230 Th , con una rama de desintegración beta negativa 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

Transmutaciones en el ciclo del combustible del torio
237 Pb
↑
231 U←232 U↔233 U↔234 U↔235 U↔236 U→237 U
↓↑↑↑
231 Pa→232 Pa←233 Pa→234 Pa
↑↑
230º​→231 °←232 °→233 °
  • Los nucleidos con fondo amarillo en cursiva tienen vidas medias inferiores a 30 días.
  • Los nucleidos en negrita tienen vidas medias superiores a 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 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 .
  • Masas de isótopos de:
    • Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "La evaluación NUBASE de las propiedades nucleares y de desintegración", Nuclear Physics 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 .
  • "Noticias y avisos: pesos atómicos estándar revisados". Unión Internacional de Química Pura y Aplicada . 19 de octubre de 2005.
  • Datos de vida media, espín e isómeros seleccionados de las siguientes fuentes.
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