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Isótopos de protactinio

El protactinio ( 91 Pa) no tiene isótopos estables . Dado que el 231 Pa se encuentra en cantidades utilizables y constituye prácticamente la totalidad del elemento, define el pe...

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El protactinio ( 91 Pa) no tiene isótopos estables . Dado que el 231 Pa se encuentra en cantidades utilizables y constituye prácticamente la totalidad del elemento, define el peso atómico estándar.

Se han caracterizado treinta radioisótopos de protactinio, con masas atómicas que van desde el 210 Pa hasta el 239 Pa. Los isótopos más estables son el 231 Pa, con una vida media de 32 700 años; el 233 Pa , con una vida media de 26,975 días; y el 230 Pa, con una vida media de 17,4 días. El resto de los isótopos radiactivos tienen vidas medias inferiores a 1,6 días, y la mayoría de ellos, 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  = 1,16 minutos).

Los únicos isótopos que se encuentran en la naturaleza son el 231Pa , el 233Pa , el 234Pa y el 234mPa . El primero se produce como producto de desintegración intermedio del 235U , el segundo del (raro) 237Np , y los dos últimos como productos de desintegración intermedios del 238U . El 231Pa predomina únicamente debido a su mayor vida media.

El modo de desintegración principal para los isótopos de protactinio más ligeros que (e incluyendo) el isótopo más estable 231 Pa es la desintegración alfa a isótopos de actinio , excepto 228 Pa a 230 Pa, que se desintegran principalmente por captura electrónica a isótopos de torio . El modo principal para los isótopos más pesados ​​es la desintegración beta menos (β − ) a 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 con # : valor e incertidumbre derivados no de datos puramente experimentales, sino al menos parcialmente de tendencias de la Superficie de Masa (TMS). 
  4. 1 2 # – Los valores marcados con # no se derivan puramente de datos experimentales, sino al menos parcialmente de tendencias de nucleidos vecinos (TNN). 
  5. ↑ Modos de desintegración:
  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. ↑ El orden del estado fundamental y del isómero es incierto.
  9. ↑ Origen del nombre del elemento.
  10. ↑ Producto de desintegración intermediodel 235 U
  11. ↑ Producto de desintegración intermedio del 237Np
  12. 1 2 Producto intermedio de desintegración 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%), experimenta una desintegración beta positiva que produce 230Th , con una rama de desintegración beta negativa menor (8%) que produce 230U . También presenta una desintegración alfa muy poco frecuente (0,0032%) que produce 226Ac . No se encuentra en la naturaleza debido a su corta vida media y a que no participa en las cadenas de desintegración del 235U , 238U ni 232Th .

El protactinio-230 es de interés como precursor del uranio-230, un isótopo que se ha considerado para su uso en la terapia dirigida con partículas alfa (TAT). Puede producirse mediante la irradiación de torio natural con protones o deuterones . [ 14 ]

Protactinio-231

El protactinio-231 es el isótopo de protactinio de mayor duración, [ 15 ] con una vida media de 32 760 años. [ 16 ] [ 17 ] En la naturaleza, se encuentra en cantidades traza como parte de la serie del actinio , [ 17 ] [ 18 ] que comienza con el isótopo primordial uranio-235 ; [ 19 ] la concentración de equilibrio en el mineral de uranio es de 46,5 átomos de 231 Pa por millón de 235 U. En los reactores nucleares , es uno de los pocos actínidos radiactivos de larga duración producidos como subproducto del ciclo de combustible de torio proyectado , [ 20 ] como resultado de reacciones (n,2n) donde un neutrón rápido elimina un neutrón de 232 Th o 232 U , y también puede ser destruido por 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 progenitores: beta del 231 Th, EC del 231 U, alfa del 235 Np.

Protactinio-233

El protactinio-233 también forma parte del ciclo del combustible de torio. Es un producto intermedio de la desintegración beta entre el torio-233 (producido a partir del torio-232 natural por captura de neutrones) y el uranio-233 (el combustible fisionable del ciclo del torio). [ 21 ] Algunos diseños de reactores del ciclo del torio intentan proteger el 233 Pa de una mayor captura de neutrones que produzca 234 Pa y 234 U, 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. [ 22 ]

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. [ 23 ] Actualmente se cree que todas las desintegraciones del torio-234 producen este isómero [ 24 ] y el estado fundamental se observa debido a la desintegración IT (invisible). El protactinio-234m tiene la misma masa (mismo número de protones y neutrones) que el protactinio-234; la diferencia se manifiesta únicamente en sus vidas medias distintas, siendo la del protactinio-234m notablemente más corta. Este fenómeno se denomina isomería nuclear . [ 25 ]

Referencias

  1. 1 2 3 4 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 (2022-05-04). "Pesos atómicos estándar de los elementos 2021 (Informe técnico de la IUPAC)" . Pure and Applied Chemistry . doi : 10.1515/pac-2019-0603 . ISSN 1365-3075 . 
  4. ↑ Wang, Meng; Huang, WJ; Kondev, FG; Audi, G.; Naimi, S. (2021). "Evaluación de la masa atómica AME 2020 (II). Tablas, gráficos y referencias*". Chinese Physics C . 45 (3) 030003. doi : 10.1088/1674-1137/abddaf .
  5. ↑ Grupo de Datos Nucleares FRIB. "Proyecto de Descubrimiento de Nuclidos, Base de Datos de Isótopos" . doi : 10.11578/frib/2279152 .
  6. ↑ Grupo de Datos Nucleares FRIB. "Proyecto de Descubrimiento de Núclidos, Base de Datos de Isómeros" . doi : 10.11578/frib/2572219 .
  7. ^ Zhang, MM; Wang, JG; Mamá, L.; Gan, ZG; Zhang, ZY; Huang, MH; Yang, HB; Yang, CL; Andreyev, AN; Yuan, CX; Tian, ​​YL; Wang, YS; Wang, JY; Qiang, YH; Wu, XL; Xu, SY; Zhao, Z.; Huang, XY; Li, ZC; Zhou, H.; Zhang, X.; Xie, G.; Zhu, L.; Guan, F.; Zheng, JH; Sol, LC; Li, YJ; Yang, recursos humanos; Duan, LM; Lu, ZW; Huang, WX; Sol, LT; Ey.; Xu, HS; Niu, YF; Él, XT; Ren, ZZ; Zhou, SG (29 de mayo de 2025). "Descubrimiento del isótopo emisor α 210Pa" . Comunicaciones de la naturaleza . 16 (1): 5003. doi : 10.1038/s41467-025-60047-2 . ISSN 2041-1723 . PMC 12123024 . PMID 40442068 .   
  8. ↑ Bonetti, R.; Guglielmetti, A. (2007). "Radiactividad de cúmulos: una visión general después de veinte años" (PDF) . Romanian Reports in Physics . 59 : 301–310 . Archivado del original (PDF) el 19 de septiembre de 2016.
  9. ↑ Además del radio (elemento 88). Si bien es un subactínido, precede inmediatamente al actinio (89) y sigue a 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 mayor vida en este intervalo es el radón-222, con una vida media inferior a cuatro días ). Por lo tanto, el isótopo de mayor vida del radio, con 1600 años, justifica la inclusión de este elemento en esta lista.
  10. ↑ Específicamente a partir de la fisión de neutrones térmicos del uranio-235, por ejemplo, en un reactor nuclear típico .
  11. ↑ 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. 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 superior a 9 años. No se detectó crecimiento de Cf 248 , y se puede establecer un límite inferior para la vida media β− de aproximadamente 10⁴ años . No se ha detectado actividad alfa atribuible al nuevo isómero; la vida media alfa es probablemente superior a 300 años.
  12. ↑ Este es el nucleido más pesado con una vida media de al menos cuatro años antes del " mar de inestabilidad ".
  13. ↑ Excluyendo aquellos nucleidos " clásicamente estables " con vidas medias significativamente superiores a la del 232 Th; por ejemplo, mientras que el 113m Cd tiene una vida media de solo catorce años, la del 113 Cd es de ocho cuatrillones de años.
  14. ↑ Mastren, T.; Stein, BW; 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 a base de azufre" . Analytical Chemistry . 90 (11): 7012– 7017. Bibcode : 2018AnaCh..90.7012M . doi : 10.1021/acs.analchem.8b01380 . ISSN 0003-2700 . OSTI 1440455. PMID 29757620 .   
  15. ↑ "Protactinio | Radiactivo, Desintegración, Isótopos | Britannica" . www.britannica.com . Consultado el 15 de octubre de 2025 .
  16. ↑ "Eigenschaften Protactinium 231 - Das Periodensystem online" . www.periodensystem-online.de (en alemán) . Consultado el 15 de octubre de 2025 .
  17. 1 2 "Protactinio | Radiactivo, Desintegración, Isótopos | Britannica" . www.britannica.com . Consultado el 15 de octubre de 2025 .
  18. ↑ "Protactinio" . www.chemie.de (en alemán) . Consultado el 15 de octubre de 2025 .
  19. ↑ "Elemento actinoide | Propiedades químicas y usos | Britannica" . www.britannica.com . Consultado el 15 de octubre de 2025 .
  20. ↑ "Uso del torio en el ciclo del combustible nuclear" (PDF) . Foro Internacional Gen IV. 22 de diciembre de 2010.
  21. ↑ "Protactinio | Radiactivo, Desintegración, Isótopos | Britannica" . www.britannica.com . Consultado el 15 de octubre de 2025 .
  22. ↑ 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 .
  23. ↑ "Hoja informativa sobre la salud humana - Protactinio" (PDF) . Laboratorio Nacional Argonne (ANL). Noviembre de 2001. Consultado el 17 de octubre de 2023 .
  24. ↑ Análisis ENSDF disponible en el Centro Nacional de Datos Nucleares . "Base de datos NuDat 3.0" . Laboratorio Nacional de Brookhaven .
  25. ↑ "Protactinio" . www.chemie.de (en alemán) . Consultado el 15 de octubre de 2025 .
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  • «Noticias y avisos: Revisión de los pesos atómicos estándar» . Unión Internacional de Química Pura y Aplicada . 19 de octubre de 2005.
  • Datos sobre vida media, espín e isómeros seleccionados de las siguientes fuentes.