Al Protactinio (símbolo químico Pa) se le considera oficialmente el tercero de los miembros entre los actínidos y a su vez el primero en el que aparecen electrones 5f.
Uno de los detalles más relevantes es que su comportamiento químico en una solución acuosa es muy semejante al del tántalo y al del niobio, más que al de los otros actínidos. En principio, ello causó controversia pero gracias a una secuencia de análisis, pudo ser fundamentado y además, comprobado en la forma práctica gracias a sus propiedades físicas y químicas.
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Detalles generales
El protactinio metálico es de color plateado, dúctil y maleable. Todas las muestras bajo exposición al aire a una temperatura ambiente (21 a 23ºC), han dejado evidencia de poco o nulo deslustres al cabo de un tiempo (un semestre o más).
La variedad de compuestos del protactinio que se han caracterizado y preparado son en su mayoría óxidos binarios y polinarios; halogenuros, oxihalogenuros, sulfatos, sulfatos dobles, oxisulfatos, oxinitratos, carburos, selenatos, compuestos organo-metálicos y variedad de aleaciones con metales dobles.
Qué es el protactinio
Es uno de los elementos químicos de la tabla periódica. Su símbolo es Pa y su número atómico es el 91. Es un elemento metálico perteneciente al grupo de los actínidos, el cual es reconocible o destacable por presentar un brillo metálico intenso.
Su descubrimiento parte de dos fases fundamentales. La primera fue en el año de 1913 por Fajans y Göhring, quienes descubrieron el isótopo 234 el cual posee una vida media de 77 segundos, lo que les motivó a llamarle brevio (breve).
La segunda fase inició en 1917 cuando dos equipos independientes integrados por Lise Meitner y Otto Hahn (Alemania) y el trío Fleck, Cranston y Soddy (Inglaterra) obtuvieron el isotopo 231.
Dicho isotopo funge como emisor de ondas alfa que forman al actinio, por lo que en un primer instante se le bautizó como protoactinio que significa “progenitor del actinio”, esto debido a que al descomponerse radiactivamente el isotopo 231 se obtenía el actinio.
Para el año de 1949 se le dio identidad propia, con una pequeña pero significativa modificación: protactinio.
Dónde se encuentra este elemento
Su abundancia es realmente poca, siendo estimada su presencia en la corteza terrestre en el orden de 0,00001 ppb, lo que le convierte en uno de los más escasos en los predios de la naturaleza. Aun así, hay más de 20 isotopos derivados del protactinio reconocidos, siendo el 231Pa el más común.
Este elemento suele formarse por la transmutación del torio en la familia radiactiva natural del 235U, lo que le hace común de encontrar en dicho elemento.
Puede hallársele en la pechblenda un una proporción estimada de 0,1 ppm; la concentración de 231Pa en los minerales del Zaire suelen ser hasta 30 veces superior al antes mencionado.
Al protactinio se le puede obtener como un producto de la fisión entre el plutonio, torio y el uranio. Puede por igual recuperarse desde los minerales de uranio recabados por extracción solvente y el PaF4 que se produce, es reducido con bario.
Propiedades del protactinio
Suele mostrarse como el sólido más brillante en la tabla periódica, siendo radiactivo y metálico.
El brillo característico puede llegar a desaparecer de manera lenta y continuada al exponerse al aire.
Se puede comportar como un superconductor al encontrarse por arriba de los 1,4ºK.
Se encuentran sus isotopos entre el 215 y 238 como número másico, siendo el isotopo más estable el 231Pa, teniendo una vida media de 33.000 años para luego evolucionar hasta el actinio por emisión de partículas alfa.
Por dicha propiedad como emisor de partículas alfa, posee un nivel de peligrosidad desde el punto de vista radiológico que asemeja a la del polonio.
Su manipulación ha de realizarse con los mismos protocolos de tratamiento radiactivo similar al del plutonio.
Los isotopos de protactinio cuyo número másico son 216, 217 y 222 a 238 son radiactivos.
Se ha determinado que los isotopos 231Pa, 234Pa y 234mPa se encuentran presentes en la naturaleza, recayendo la mayor importancia en el 231Pa por su vida media cercana a los 32.500 años y sus emisiones alfa.
El isotopo 233Pa es artificial (creado por el hombre) y funge como intermediario vital en la producción del 233U fisionable.
Los isotopos 231Pa y 233Pa se pueden sintetizar por irradiación neutrónica del torio.
El protactinio suele ser reactivo, dando hidrógeno cuando reacciona con el vapor de agua. También tiene reacciones ante los ácidos y el oxígeno.
Actúa con los estados de oxidación +4 y +5 y se han creado diversos haluros del elemento y otros compuestos, algunos de los cuales son coloreados.
Características generales medidas en valores
1ª Energía de Ionización: 568 kJ/mol
Calor de Atomización: 527,0 kJ/mol de átomos
Calor de Fusión: 16,7 kJ/mol
Calor de Vaporización: 481,0 kJ/mol
Calor Específico: 120,00 J/kg ºK
Densidad: 15370 kg/m3
Electronegatividad (Pauling): 1,5
Electronegatividad: 1,5
Energía de ionización (kJ/mol): 568
Estado de oxidación: +4
Estados de Oxidación: +3, +4, +5
Masa Atómica: 231,03588 uma
Polarizabilidad: 25,4 Å3
Potencial Normal de Reducción: – 1,20 V Pa5+ | Pa
Punto de ebullición (ºC): 4200
Punto de Ebullición: 4300 K
Punto de fusión (ºC): 1572
Punto de Fusión: 1841 K
Radio Atómico: 1,63 Å
Radio Iónico: Pa+3 = 1,08 Å Pa+4 = 0,91 Å
Valencia: 4,5
Volumen Atómico: 15 cm3/mol
Usos y riesgos del protactinio
Por ser un elemento escaso en la naturaleza el cual se muestra como altamente radiactivo y además tóxico (a través de inhalación o consumo directo o indirecto), no existe ningún uso específico en los campos cotidianos de la vida humana, salvo el de la investigación científica.
El uso que se le podría dar es bélico, para la construcción de una bomba nuclear, porque el protactinio 231, formado de la desintegración alfa del Uranio 235 y la prosecución de una desintegración beta del torio 231, le harían mantener una reacción nuclear en cadena, al llegar a la masa crítica de 750±180 kg, lo que para la comunidad científica es una condición muy improbable a la cual llegar, aunque teóricamente es una opción.
También puede ser usado como un agente nocivo para la salud ya que puede ser peligroso a cierto nivel en la ingesta de comidas o bebidas. Pero es la inhalación del protactinio uno de los más altos entre los elementos radiactivos. Es altamente cancerígeno por su radiación ionizante emitida de manera constante, con ataques mayores a huesos, hígado y riñones.
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