Isotop protaktinium

Protaktinium (₉₁Pa) tidak memiliki satu pun isotop stabil. Tiga isotop alaminya memungkinkan pemberian nilai bobot atom standar pada protaktinium.

Isotop utama protaktinium

Iso­top Peluruhan kelim­pahan waktu paruh (t1/2) mode pro­duk ^229Pa sintetis 1,5 hri ε ^229Th ^230Pa sintetis 17,4 hri ε ^230Th ^231Pa 100% 3,276×10^4 thn α ^227Ac ^232Pa sintetis 1,31 hri β^− ^232U ^233Pa renik 26,967 hri β^− ^233U ^234Pa renik 6,75 jam β^− ^234U ^234mPa renik 1,17 mnt β^− ^234U
Berat atom standar Ar°(Pa)	231,03588±0,00001 231,04±0,01 (diringkas)
lihat bicara sunting

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 (t_1/2 = 1,15 milidetik), ^220m1Pa (t_1/2 = 308 nanodetik), ^220m2Pa (t_1/2 = 69 nanodetik), ^229mPa (t_1/2 = 420 nanodetik), dan ^234mPa (t_1/2 = 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

Nuklida	Nama historis	Z	N	Massa isotop (Da)	Waktu paruh	Mode peluruhan	Isotop anak	Spin dan paritas	Kelimpahan alami (fraksi mol)
		Energi eksitasi	Proporsi normal	Rentang variasi
^211Pa	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	34(26) keV	308(+250-99) ndtk	α	^216Ac
^220m2Pa	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)×10^4 thn	α	^227Ac	3/2−	1,0000
						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
^234Pa	Uranium Z	91	143	234,043308(5)	6,70(5) jam	β^−	^234U	4+	Renik
						SF (3×10^−10%)	(beberapa)
^234mPa	Uranium X2 Brevium	78(3) keV	1,17(3) mnt	β^− (99,83%)	^234U	(0−)	Renik
				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:  view

1. ^mPa – Isomer nuklir tereksitasi.
2. ( ) – Ketidakpastian (1σ) diberikan dalam bentuk ringkas dalam tanda kurung setelah digit terakhir yang sesuai.
3. # – 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).
4. # – Nilai yang ditandai # tidak murni berasal dari data eksperimen, tetapi setidaknya sebagian dari tren nuklida tetangga (trends of neighboring nuclides, TNN).
5. Mode peluruhan:

   CD:	Peluruhan gugus
   EC:	Penangkapan elektron
   IT:	Transisi isomerik
   SF:	Fisi spontan

6. Simbol miring tebal sebagai anak – Produk anak hampir stabil.
7. ( ) nilai spin – Menunjukkan spin dengan argumen penempatan yang lemah.
8. Produk peluruhan antara dari ²³⁵U
9. Produk peluruhan antara dari ²³⁷Np
10. Produk peluruhan antara dari ²³⁸U

Aktinida vs produk fisi

Aktinida dan produk fisi menurut waktu paruh l b s
Aktinida menurut rantai peluruhan	Rentang waktu paruh (a)	Produk fisi ^235U menurut hasil
4n		4n + 1	4n + 2	4n + 3	4,5–7%	0,04–1,25%	<0,001%
^228Ra^№	4–6 a	^155Eu^þ
^244Cm^ƒ	^241Pu^ƒ	^250Cf	^227Ac^№	10–29 a	^90Sr	^85Kr	^113mCd^þ
^232U^ƒ	^238Pu^ƒ	^243Cm^ƒ	29–97 a	^137Cs	^151Sm^þ	^121mSn
^248Bk	^249Cf^ƒ	^242mAm^ƒ	141–351 a	Tidak ada produk fisi yang memiliki waktu paruh dalam rentang 100 a–210 ka ...
^241Am^ƒ	^251Cf^ƒ	430–900 a
^226Ra^№	^247Bk	1,3–1,6 ka
^240Pu	^229Th	^246Cm^ƒ	^243Am^ƒ		4,7–7,4 ka
^245Cm^ƒ	^250Cm	8,3–8,5 ka
^239Pu^ƒ	24,1 ka
^230Th^№	^231Pa^№	32–76 ka
^236Np^ƒ	^233U^ƒ	^234U^№	150–250 ka	^99Tc^₡	^126Sn
^248Cm	^242Pu	327–375 ka	^79Se^₡
1,53 Ma	^93Zr
^237Np^ƒ	2,1–6,5 Ma	^135Cs^₡	^107Pd
^236U	^247Cm^ƒ	15–24 Ma	^129I^₡
^244Pu	80 Ma	... maupun lebih dari 15,7 Ma
^232Th^№	^238U^№	^235U^ƒ№	0,7–14,1 Ga
₡,  memiliki penampang penangkap neutron termal dalam rentang 8–50 barn ƒ,  fisil №,  terutama bahan radioaktif alami (naturally occurring radioactive material, NORM) þ,  racun neutron (penangkap neutron termal yang lebih besar dari 3k barn)

Protaktinium-230

Protaktinium-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. 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.

Protaktinium-231

Sebuah larutan protaktinium-231

Transmutasi dalam siklus bahan bakar torium l b s
^237Np
↑
^231U	←	^232U	↔	^233U	↔	^234U	↔	^235U	↔	^236U	→	^237U
↓	↑	↑	↑
^231Pa	→	^232Pa	←	^233Pa	→	^234Pa
↑	↑
^230Th	→	^231Th	←	^232Th	→	^233Th
Nuklida dengan latar belakang kuning dan dicetak miring memiliki waktu paruh di bawah 30 hari Nuklida yang dicetak tebal memiliki waktu paruh lebih dari 1.000.000 tahun Nuklida dalam bingkai merah bersifat fisil

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

Protaktinium-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

Protaktinium-234 adalah anggota deret uranium dengan waktu paruh 6,70 jam. Isotop ini ditemukan oleh Otto Hahn pada tahun 1921.

Protaktinium-234m

Protaktinium-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. Sekitar 99,8% peluruhan ²³⁴Th menghasilkan isomer ini dan bukan keadaan dasar (t_1/2 = 6,70 jam).

Referensi

1. 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. 
2. 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. 
3. 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. 
4. 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.
5. Khususnya dari fisi neutron termal uranium-235, misalnya dalam reaktor nuklir biasa.
6. 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]."
7. Ini adalah nuklida terberat dengan waktu paruh setidaknya empat tahun sebelum "lautan ketidakstabilan".
8. 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.
9. 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. 
10. 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. 
11. 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.
12. 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 . 
• "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.