Isotop protaktinium
Protaktinium (91Pa) tidak memiliki satu pun isotop stabil. Tiga isotop alaminya memungkinkan pemberian nilai bobot atom standar pada protaktinium.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Berat atom standar Ar°(Pa) |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Tiga puluh radioisotop protaktinium telah dikarakterisasi, dengan yang paling stabil adalah 231Pa dengan waktu paruh 32.760 tahun, 233Pa dengan waktu paruh 26,967 hari, dan 230Pa dengan waktu paruh 17,4 hari. Semua isotop radioaktif yang tersisa memiliki waktu paruh kurang dari 1,6 hari, dan sebagian besar memiliki waktu paruh kurang dari 1,8 detik. Unsur ini juga memiliki lima status meta, 217mPa (t1/2 = 1,15 milidetik), 220m1Pa (t1/2 = 308 nanodetik), 220m2Pa (t1/2 = 69 nanodetik), 229mPa (t1/2 = 420 nanodetik), dan 234mPa (t1/2 = 1,17 menit).
Tiga isotop alami protaktinium adalah 231Pa (terjadi sebagai produk peluruhan antara 235U), 234Pa dan 234mPa (keduanya terjadi sebagai produk peluruhan antara 238U). 231Pa membentuk hampir semua protaktinium alami.
Mode peluruhan utama untuk isotop Pa yang lebih ringan dari (dan termasuk) isotop paling stabil 231Pa adalah peluruhan alfa, kecuali untuk 228Pa hingga 230Pa, yang meluruh terutama dengan penangkapan elektron menjadi isotop torium. Mode peluruhan utama untuk isotop yang lebih berat adalah peluruhan beta minus (β−). Produk peluruhan utama 231Pa dan isotop protaktinium yang lebih ringan dari dan termasuk 227Pa adalah isotop aktinium dan produk peluruhan utama untuk isotop protaktinium yang lebih berat adalah isotop uranium.
Daftar isotop
sunting| Nuklida [n 1] |
Nama historis |
Z | N | Massa isotop (Da) [n 2][n 3] |
Waktu paruh [n 4] |
Mode peluruhan [n 5] |
Isotop anak [n 6] |
Spin dan paritas [n 7][n 4] |
Kelimpahan alami (fraksi mol) | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Energi eksitasi | Proporsi normal | Rentang variasi | |||||||||||||||||
| 211Pa[2] | 91 | 120 | 3,8(+4,6−1,4) mdtk | α | 207Ac | 9/2−# | |||||||||||||
| 212Pa | 91 | 121 | 212,02320(8) | 8(5) mdtk [5,1(+61−19) mdtk] |
α | 208Ac | 7+# | ||||||||||||
| 213Pa | 91 | 122 | 213,02111(8) | 7(3) mdtk [5,3(+40−16) mdtk] |
α | 209Ac | 9/2−# | ||||||||||||
| 214Pa | 91 | 123 | 214,02092(8) | 17(3) mdtk | α | 210Ac | |||||||||||||
| 215Pa | 91 | 124 | 215,01919(9) | 14(2) mdtk | α | 211Ac | 9/2−# | ||||||||||||
| 216Pa | 91 | 125 | 216,01911(8) | 105(12) mdtk | α (80%) | 212Ac | |||||||||||||
| β+ (20%) | 216Th | ||||||||||||||||||
| 217Pa | 91 | 126 | 217,01832(6) | 3,48(9) mdtk | α | 213Ac | 9/2−# | ||||||||||||
| 217mPa | 1860(7) keV | 1,08(3) mdtk | α | 213Ac | 29/2+# | ||||||||||||||
| IT (langka) | 217Pa | ||||||||||||||||||
| 218Pa | 91 | 127 | 218,020042(26) | 0,113(1) mdtk | α | 214Ac | |||||||||||||
| 219Pa | 91 | 128 | 219,01988(6) | 53(10) mdtk | α | 215Ac | 9/2− | ||||||||||||
| β+ (5×10−9%) | 219Th | ||||||||||||||||||
| 220Pa | 91 | 129 | 220,02188(6) | 780(160) ndtk | α | 216Ac | 1−# | ||||||||||||
| 220m1Pa[3] | 34(26) keV | 308(+250-99) ndtk | α | 216Ac | |||||||||||||||
| 220m2Pa[3] | 297(65) keV | 69(+330-30) ndtk | α | 216Ac | |||||||||||||||
| 221Pa | 91 | 130 | 221,02188(6) | 4,9(8) μdtk | α | 217Ac | 9/2− | ||||||||||||
| 222Pa | 91 | 131 | 222,02374(8)# | 3,2(3) mdtk | α | 218Ac | |||||||||||||
| 223Pa | 91 | 132 | 223,02396(8) | 5,1(6) mdtk | α | 219Ac | |||||||||||||
| β+ (0,001%) | 223Th | ||||||||||||||||||
| 224Pa | 91 | 133 | 224,025626(17) | 844(19) mdtk | α (99,9%) | 220Ac | 5−# | ||||||||||||
| β+ (0,1%) | 224Th | ||||||||||||||||||
| 225Pa | 91 | 134 | 225,02613(8) | 1,7(2) dtk | α | 221Ac | 5/2−# | ||||||||||||
| 226Pa | 91 | 135 | 226,027948(12) | 1,8(2) mnt | α (74%) | 222Ac | |||||||||||||
| β+ (26%) | 226Th | ||||||||||||||||||
| 227Pa | 91 | 136 | 227,028805(8) | 38,3(3) mnt | α (85%) | 223Ac | (5/2−) | ||||||||||||
| EC (15%) | 227Th | ||||||||||||||||||
| 228Pa | 91 | 137 | 228,031051(5) | 22(1) jam | β+ (98,15%) | 228Th | 3+ | ||||||||||||
| α (1,85%) | 224Ac | ||||||||||||||||||
| 229Pa | 91 | 138 | 229,0320968(30) | 1,50(5) hri | EC (99,52%) | 229Th | (5/2+) | ||||||||||||
| α (0,48%) | 225Ac | ||||||||||||||||||
| 229mPa | 11,6(3) keV | 420(30) ndtk | 3/2− | ||||||||||||||||
| 230Pa | 91 | 139 | 230,034541(4) | 17,4(5) hri | β+ (91,6%) | 230Th | (2−) | ||||||||||||
| β− (8,4%) | 230U | ||||||||||||||||||
| α (0,00319%) | 226Ac | ||||||||||||||||||
| 231Pa | Protoaktinium | 91 | 140 | 231,0358840(24) | 3,276(11)×104 thn | α | 227Ac | 3/2− | 1,0000[n 8] | ||||||||||
| CD (1,34×10−9%) | 207Tl 24Ne | ||||||||||||||||||
| SF (3×10−10%) | (beberapa) | ||||||||||||||||||
| CD (10−12%) | 208Pb 23F | ||||||||||||||||||
| 232Pa | 91 | 141 | 232,038592(8) | 1,31(2) hri | β− | 232U | (2−) | ||||||||||||
| EC (0,003%) | 232Th | ||||||||||||||||||
| 233Pa | 91 | 142 | 233,0402473(23) | 26,975(13) hri | β− | 233U | 3/2− | Renik[n 9] | |||||||||||
| 234Pa | Uranium Z | 91 | 143 | 234,043308(5) | 6,70(5) jam | β− | 234U | 4+ | Renik[n 10] | ||||||||||
| SF (3×10−10%) | (beberapa) | ||||||||||||||||||
| 234mPa | Uranium X2 Brevium |
78(3) keV | 1,17(3) mnt | β− (99,83%) | 234U | (0−) | Renik[n 10] | ||||||||||||
| IT (0,16%) | 234Pa | ||||||||||||||||||
| SF (10−10%) | (beberapa) | ||||||||||||||||||
| 235Pa | 91 | 144 | 235,04544(5) | 24,44(11) mnt | β− | 235U | (3/2−) | ||||||||||||
| 236Pa | 91 | 145 | 236.04868(21) | 9,1(1) mnt | β− | 236U | 1(−) | ||||||||||||
| β−, SF (6×10−8%) | (beberapa) | ||||||||||||||||||
| 237Pa | 91 | 146 | 237,05115(11) | 8,7(2) mnt | β− | 237U | (1/2+) | ||||||||||||
| 238Pa | 91 | 147 | 238,05450(6) | 2,27(9) mnt | β− | 238U | (3−)# | ||||||||||||
| β−, SF (2,6×10−6%) | (beberapa) | ||||||||||||||||||
| 239Pa | 91 | 148 | 239,05726(21)# | 1,8(5) jam | β− | 239U | (3/2)(−#) | ||||||||||||
| 240Pa | 91 | 149 | 240,06098(32)# | 2# mnt | β− | 240U | |||||||||||||
| Header & footer tabel ini: | |||||||||||||||||||
- ^ mPa – Isomer nuklir tereksitasi.
- ^ ( ) – Ketidakpastian (1σ) diberikan dalam bentuk ringkas dalam tanda kurung setelah digit terakhir yang sesuai.
- ^ # – Massa atom bertanda #: nilai dan ketidakpastian yang diperoleh bukan dari data eksperimen murni, tetapi setidaknya sebagian dari tren dari Permukaan Massa (trends from the Mass Surface, TMS).
- ^ a b # – Nilai yang ditandai # tidak murni berasal dari data eksperimen, tetapi setidaknya sebagian dari tren nuklida tetangga (trends of neighboring nuclides, TNN).
- ^
Mode peluruhan:
CD: Peluruhan gugus EC: Penangkapan elektron IT: Transisi isomerik SF: Fisi spontan - ^ Simbol miring tebal sebagai anak – Produk anak hampir stabil.
- ^ ( ) nilai spin – Menunjukkan spin dengan argumen penempatan yang lemah.
- ^ Produk peluruhan antara dari 235U
- ^ Produk peluruhan antara dari 237Np
- ^ a b Produk peluruhan antara dari 238U
Aktinida vs produk fisi
suntingAktinida dan produk fisi menurut waktu paruh
| ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Aktinida[4] menurut rantai peluruhan | Rentang waktu paruh (a) |
Produk fisi 235U menurut hasil[5] | ||||||
| 4n | 4n + 1 | 4n + 2 | 4n + 3 | 4,5–7% | 0,04–1,25% | <0,001% | ||
| 228Ra№ | 4–6 a | 155Euþ | ||||||
| 244Cmƒ | 241Puƒ | 250Cf | 227Ac№ | 10–29 a | 90Sr | 85Kr | 113mCdþ | |
| 232Uƒ | 238Puƒ | 243Cmƒ | 29–97 a | 137Cs | 151Smþ | 121mSn | ||
| 248Bk[6] | 249Cfƒ | 242mAmƒ | 141–351 a |
Tidak ada produk fisi yang memiliki waktu paruh dalam rentang 100 a–210 ka ... | ||||
| 241Amƒ | 251Cfƒ[7] | 430–900 a | ||||||
| 226Ra№ | 247Bk | 1,3–1,6 ka | ||||||
| 240Pu | 229Th | 246Cmƒ | 243Amƒ | 4,7–7,4 ka | ||||
| 245Cmƒ | 250Cm | 8,3–8,5 ka | ||||||
| 239Puƒ | 24,1 ka | |||||||
| 230Th№ | 231Pa№ | 32–76 ka | ||||||
| 236Npƒ | 233Uƒ | 234U№ | 150–250 ka | 99Tc₡ | 126Sn | |||
| 248Cm | 242Pu | 327–375 ka | 79Se₡ | |||||
| 1,53 Ma | 93Zr | |||||||
| 237Npƒ | 2,1–6,5 Ma | 135Cs₡ | 107Pd | |||||
| 236U | 247Cmƒ | 15–24 Ma | 129I₡ | |||||
| 244Pu | 80 Ma |
... maupun lebih dari 15,7 Ma[8] | ||||||
| 232Th№ | 238U№ | 235Uƒ№ | 0,7–14,1 Ga | |||||
| ||||||||
Protaktinium-230
suntingProtaktinium-230 memiliki 139 neutron dan waktu paruh 17,4 hari. Sebagian besar dari total waktu (92%), ia mengalami peluruhan beta plus menjadi 230Th, dengan cabang peluruhan beta minus minor (8%) yang mengarah ke 230U. Ia juga memiliki mode peluruhan alfa yang sangat langka (0,003%) yang mengarah ke 226Ac.[9] Ia tidak ditemukan di alam karena waktu paruhnya yang pendek dan tidak ditemukan dalam rantai peluruhan 235U, 238U, atau 232Th. Ia memiliki massa 230,034541 u.
Protaktinium-230 menarik sebagai nenek moyang uranium-230, sebuah isotop yang telah dipertimbangkan untuk digunakan dalam terapi partikel alfa bertarget (targeted alpha-particle therapy, TAT). Ia dapat diproduksi melalui iradiasi proton atau deuteron thorium alami.[10]
Protaktinium-231
sunting
Transmutasi dalam siklus bahan bakar torium
| ||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 237Np | ||||||||||||||
| ↑ | ||||||||||||||
| 231U | ← | 232U | ↔ | 233U | ↔ | 234U | ↔ | 235U | ↔ | 236U | → | 237U | ||
| ↓ | ↑ | ↑ | ↑ | |||||||||||
| 231Pa | → | 232Pa | ← | 233Pa | → | 234Pa | ||||||||
| ↑ | ↑ | |||||||||||||
| 230Th | → | 231Th | ← | 232Th | → | 233Th | ||||||||
| ||||||||||||||
Protaktinium-231 adalah isotop protaktinium yang berumur paling panjang, dengan waktu paruh 32.760 tahun. Di alam, ia ditemukan dalam jumlah kecil sebagai bagian dari deret aktinium, yang dimulai dengan isotop primordial uranium-235; konsentrasi kesetimbangan dalam bijih uranium adalah 46,55 231Pa per juta 235U. Dalam reaktor nuklir, ia adalah salah satu dari sedikit aktinida radioaktif berumur panjang yang dihasilkan sebagai produk sampingan dari siklus bahan bakar torium yang diproyeksikan, sebagai hasil dari reaksi (n,2n) di mana neutron cepat menghilangkan neutron dari 232Th atau 232U, dan dapat juga dihancurkan oleh penangkapan neutron, meskipun penampang untuk reaksi ini juga rendah.
Energi pengikatan: 1.759.860 keV
Energi peluruhan beta: −382 keV
Spin: 3/2−
Mode peluruhan: alfa menjadi 227Ac, juga lainnya
Kemungkinan nuklida induk: beta dari 231Th, EC dari 231U, alfa dari 235Np.
Protaktinium-233
suntingProtaktinium-233 juga merupakan bagian dari siklus bahan bakar torium. Ia adalah produk peluruhan beta intermediat antara torium-233 (diproduksi dari torium-232 alami dengan penangkapan neutron) dan, uranium-233 (bahan bakar fisil dari siklus torium). Beberapa desain reaktor siklus torium mencoba melindungi 233Pa dari penangkapan neutron lebih lanjut yang menghasilkan 234Pa dan 234U, yang tidak berguna sebagai bahan bakar.
Protaktinium-234
suntingProtaktinium-234 adalah anggota deret uranium dengan waktu paruh 6,70 jam. Isotop ini ditemukan oleh Otto Hahn pada tahun 1921.[11]
Protaktinium-234m
suntingProtaktinium-234m adalah anggota deret uranium dengan waktu paruh 1,17 menit. Isotop ini ditemukan pada tahun 1913 oleh Kazimierz Fajans dan Oswald Helmuth Göhring, yang menamainya brevium karena waktu paruhnya yang pendek.[12] Sekitar 99,8% peluruhan 234Th menghasilkan isomer ini dan bukan keadaan dasar (t1/2 = 6,70 jam).[12]
Referensi
sunting- ^ Meija, J.; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". Pure Appl. Chem. 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
- ^ Auranen, K (3 September 2020). "Exploring the boundaries of the nuclear landscape: α-decay properties of 211Pa". Physical Review C. 102 (034305). doi:10.1103/PhysRevC.102.034305. Diakses tanggal 30 Juni 2022.
- ^ a b Huang, T.H.; et al. (2018). "Identification of the new isotope 224Np" (pdf). Physical Review C. 98 (4): 044302. Bibcode:2018PhRvC..98d4302H. doi:10.1103/PhysRevC.98.044302.
- ^ Ditambah radium (unsur 88). Meskipun sebenarnya radium adalah sub-aktinida, ia segera mendahului aktinium (89) dan mengikuti celah ketidakstabilan tiga unsur setelah polonium (84) di mana tidak ada nuklida yang memiliki waktu paruh setidaknya empat tahun (nuklida yang berumur paling panjang di celah tersebut adalah radon-222 dengan waktu paruh kurang dari empat hari). Isotop radium yang paling lama hidup memiliki waktu paruh 1.600 tahun, sehingga layak untuk dimasukkan ke dalam unsur di sini.
- ^ Khususnya dari fisi neutron termal uranium-235, misalnya dalam reaktor nuklir biasa.
- ^ Milsted, J.; Friedman, A. M.; Stevens, C. M. (1965). "The alpha half-life of berkelium-247; a new long-lived isomer of berkelium-248". Nuclear Physics. 71 (2): 299. Bibcode:1965NucPh..71..299M. doi:10.1016/0029-5582(65)90719-4.
"Analisis isotop mengungkapkan spesies bermassa 248 dalam kelimpahan konstan dalam tiga sampel yang dianalisis selama periode sekitar 10 bulan. Ini dianggap berasal dari isomer 248Bk dengan waktu paruh lebih besar dari 9 [tahun]. Tidak ada pertumbuhan 248Cf yang terdeteksi, dan batas bawah untuk waktu paruh β− dapat ditetapkan sekitar 104 [tahun]. Tidak ada aktivitas alfa yang disebabkan oleh isomer baru yang terdeteksi; waktu paruh alfa mungkin lebih besar dari 300 [tahun]." - ^ Ini adalah nuklida terberat dengan waktu paruh setidaknya empat tahun sebelum "lautan ketidakstabilan".
- ^ Tidak termasuk nuklida yang "stabil secara klasik" dengan waktu paruh secara signifikan melebihi 232Th; misalnya, 113mCd memiliki waktu paruh hanya empat belas tahun, 113Cd hampir delapan kuadriliun tahun.
- ^ Audi, G.; Kondev, F. G.; Wang, M.; Huang, W. J.; Naimi, S. (2017). "The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties" (PDF). Chinese Physics C. 41 (3): 030001. Bibcode:2017ChPhC..41c0001A. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001.
- ^ Mastren, T.; Stein, B.W.; Parker, T.G.; Radchenko, V.; Copping, R.; Owens, A.; Wyant, L.E.; Brugh, M.; Kozimor, S.A.; Noriter, F.M.; Birnbaum, E.R.; John, K.D.; Fassbender, M.E. (2018). "Separation of protactinium employing sulfur-based extraction chromatographic resins". Analytical Chemistry. 90 (11): 7012–7017. doi:10.1021/acs.analchem.8b01380. ISSN 0003-2700. PMID 29757620.
- ^ Fry, C., and M. Thoennessen. "Discovery of the Actinium, Thorium, Protactinium, and Uranium Isotopes." 14 Januari 2012. Diakses tanggal 30 Juni 2022. https://people.nscl.msu.edu/~thoennes/2009/ac-th-pa-u-adndt.pdf.
- ^ a b http://hpschapters.org/northcarolina/NSDS/Protactinium.pdf
- Massa isotop dari:
- Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties", Nuclear Physics A, 729: 3–128, Bibcode:2003NuPhA.729....3A, doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001
- Komposisi isotop dan massa atom standar dari:
- de Laeter, John Robert; Böhlke, John Karl; De Bièvre, Paul; Hidaka, Hiroshi; Peiser, H. Steffen; Rosman, Kevin J. R.; Taylor, Philip D. P. (2003). "Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 75 (6): 683–800. doi:10.1351/pac200375060683
. - Wieser, Michael E. (2006). "Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 78 (11): 2051–2066. doi:10.1351/pac200678112051 .
- de Laeter, John Robert; Böhlke, John Karl; De Bièvre, Paul; Hidaka, Hiroshi; Peiser, H. Steffen; Rosman, Kevin J. R.; Taylor, Philip D. P. (2003). "Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 75 (6): 683–800. doi:10.1351/pac200375060683
- "News & Notices: Standard Atomic Weights Revised". International Union of Pure and Applied Chemistry. 19 Oktober 2005.
- Data waktu paruh, spin, dan isomer dipilih dari sumber-sumber berikut.
- Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties", Nuclear Physics A, 729: 3–128, Bibcode:2003NuPhA.729....3A, doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001
- National Nuclear Data Center. "NuDat 2.x database". Laboratorium Nasional Brookhaven.
- Holden, Norman E. (2004). "11. Table of the Isotopes". Dalam Lide, David R. CRC Handbook of Chemistry and Physics (edisi ke-85). Boca Raton, Florida: CRC Press. ISBN 978-0-8493-0485-9.