Protactinium

Le protactinium est l’élément 91 (Pa), situé en période 7, groupe — et dans le bloc f. À température ambiante, son état de référence est solide. Sa configuration électronique est [Rn] 5f2 6d1 7s2.

Numéro atomique91

Poids atomique standard231,03588(1)

Groupe—

Période7

Blocf

Configuration électronique[Rn] 5f2 6d1 7s2

Structure électronique

Ce qui gouverne sa chimie

La chimie des actinides met en jeu les orbitales 5f, 6d et 7s. Les premiers actinides peuvent adopter plusieurs états d’oxydation ; pour les membres plus lourds, l’état +3 devient de plus en plus important.

Tous les actinides sont radioactifs. Stabilité du noyau, isotope et demi-vie sont donc indissociables de leur chimie, surtout pour les éléments présents seulement à l’état de traces ou produits artificiellement.

Formes chimiques

Composés, ions et matériaux

Les actinides forment des oxydes, halogénures et complexes, avec plusieurs états d’oxydation accessibles pour les premiers membres. Leur chimie est indissociable de la radiochimie : tous leurs isotopes sont radioactifs et la composition d’un échantillon peut évoluer par désintégration.

Comportement physique

État et changements de phase

À température ambiante, l’état de référence est solide. La masse volumique indiquée est 15,37 g/cm³. Le point de fusion est 1 843 K (1 570 °C). Le point d’ébullition est 4 273K (4 027 °C). La pression, la pureté et la structure cristalline peuvent modifier les valeurs mesurées.

Présence et applications

Présence, formes et usages

Le protactinium est un actinide naturel extrêmement rare et fortement radioactif. Il apparaît en très faibles quantités dans les minerais d’uranium et n’a pratiquement pas d’usage hors de la recherche scientifique.

Dans la pratique

Exemples d’utilisations concrètes

recherche scientifique

Le protactinium est produit, isolé ou mesuré surtout pour étudier la structure atomique, les noyaux et les tendances périodiques plutôt que pour un usage commercial massif.

Position périodique

Ce que montrent les éléments voisins

Le protactinium est en période 7. Dans la série du bloc f affichée ici, il se place entre le thorium et l’uranium. Cette séquence permet de le comparer directement aux éléments voisins du bloc f.

Données de référence

Propriétés physiques et atomiques

Classificationactinide

État à température ambiantesolide

Électrons par couche2 · 8 · 18 · 32 · 20 · 9 · 2

Masse volumique15,37 g/cm³

Point de fusion1 843 K (1 570 °C)

Point d’ébullition4 273K (4 027 °C)

Électronégativité de Pauling1,5

Première énergie d’ionisation568 kJ/mol

Affinité électronique53,03 kJ/mol

Les valeurs décrivent l’élément ou l’atome neutre lorsque cela s’applique. Les propriétés physiques peuvent dépendre de l’allotrope, de la pression et des conditions de mesure.

Histoire

Découverte et identification

La découverte du protactinium est associée à William Crookes. L’identification de l’élément, son isolement sous forme pure et l’attribution ultérieure de son numéro atomique ne correspondent pas nécessairement au même moment historique.

Isotopes et poids atomique

Ce que signifie la valeur du tableau

Le poids atomique standard est 231.03588(1). Cette valeur décrit la composition isotopique de la matière terrestre naturelle ; ce n’est pas la masse d’un atome particulier.

Le protactinium ne possède aucun isotope stable. Ses isotopes sont radioactifs ; leur demi-vie et leur mode de désintégration deviennent donc importants dès que l’on mesure, manipule ou utilise l’élément.

Précautions

Manipulation et exposition

Le protactinium est radioactif. Sa manipulation exige des mesures de radioprotection adaptées à l’isotope, à l’activité, au type de rayonnement et à la forme chimique.