ప్రోటాక్టినియం

From LTRC

ప్రోటాక్టినియం (Protactinium) అనేది ఒక రసాయన మూలకం; దీని సంకేతం Pa మరియు పరమాణు సంఖ్య 91. ఇది ఒక సాంద్రత కలిగిన, రేడియోధార్మిక, వెండి-బూడిద రంగులో ఉండే ఆక్టినైడ్ లోహం. ఇది ఆక్సిజన్, నీటి ఆవిరి మరియు అకర్బన ఆమ్లాలతో సులభంగా చర్య జరుపుతుంది. ఇది వివిధ రసాయన సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తుంది, వీటిలో ప్రోటాక్టినియం సాధారణంగా +5 ఆక్సీకరణ స్థితిలో ఉంటుంది, కానీ ఇది +4 మరియు +3 లేదా +2 స్థితులను కూడా కలిగి ఉండవచ్చు. భూమి యొక్క పొరలో ప్రోటాక్టినియం సాంద్రతలు సాధారణంగా ట్రిలియన్‌కు కొన్ని భాగాలుగా ఉంటాయి, కానీ కొన్ని యురేనైట్ ఖనిజ నిక్షేపాలలో మిలియన్‌కు కొన్ని భాగాల వరకు ఉండవచ్చు. దీని కొరత, అధిక రేడియోధార్మికత మరియు అధిక విషపూరితం కారణంగా, శాస్త్రీయ పరిశోధనల వెలుపల ప్రోటాక్టినియంకు ప్రస్తుతం ఎటువంటి ఉపయోగాలు లేవు, మరియు ఈ ప్రయోజనం కోసం, ప్రోటాక్టినియం ఎక్కువగా ఖర్చు చేసిన అణు ఇంధనం నుండి సంగ్రహించబడుతుంది. ఇది యురేనియం-235 క్షయం ద్వారా దాదాపు ప్రత్యేకంగా సంభవించే, మోనో ఐసోటోపిక్ కాని ఏకైక అత్యంత రేడియోధార్మిక[1] మోనోన్యూక్లిడిక్ మూలకం.

ఈ మూలకాన్ని మొదట 1913లో కాజిమియర్జ్ ఫజాన్స్ మరియు ఓస్వాల్డ్ హెల్ముత్ గోహ్రింగ్ గుర్తించారు మరియు అధ్యయనం చేసిన నిర్దిష్ట ఐసోటోప్, 234mPa యొక్క తక్కువ అర్ధ-జీవితం కారణంగా దీనికి "బ్రెవియం" అని పేరు పెట్టారు. ప్రోటాక్టినియం యొక్క మరింత స్థిరమైన ఐసోటోప్, 231Pa, 1917/18లో లీస్ మీట్నర్ మరియు ఓట్టో హాన్ సహకారంతో కనుగొనబడింది, మరియు వారు ఈ మూలకానికి ప్రోటాక్టినియం అని పేరు పెట్టారు.[2] 1949లో, IUPAC "ప్రోటాక్టినియం" అనే పేరును ఎంచుకుంది మరియు హాన్ మరియు మీట్నర్‌లను దీని ఆవిష్కర్తలుగా ధృవీకరించింది. కొత్త పేరు అంటే "(అణు) ముందస్తు ఆక్టినియం",[3] అంటే ఆక్టినియం అనేది ప్రోటాక్టినియం యొక్క రేడియోధార్మిక క్షయం యొక్క ఉత్పత్తి అని సూచిస్తుంది. జాన్ ఆర్నాల్డ్ క్రాన్‌స్టన్ (ఫ్రెడరిక్ సోడీ మరియు అడా హిచిన్స్ తో కలిసి పనిచేస్తున్నప్పుడు) కూడా 1915లో అత్యంత స్థిరమైన ఐసోటోప్‌ను కనుగొన్నందుకు గుర్తింపు పొందారు, కానీ మొదటి ప్రపంచ యుద్ధంలో సేవ కోసం పిలవబడటం వల్ల అతను తన ప్రకటనను ఆలస్యం చేశాడు.[4]

ప్రోటాక్టినియం యొక్క అత్యంత దీర్ఘకాలిక మరియు అత్యంత సమృద్ధిగా (దాదాపు 100%) సహజంగా లభించే ఐసోటోప్, 231Pa, 32,760 సంవత్సరాల అర్ధ-జీవితాన్ని కలిగి ఉంది మరియు యురేనియం-235 యొక్క క్షయ శృంఖలంలో సంభవిస్తుంది. యురేనియం-238 యొక్క క్షయ శృంఖలంలో తక్కువ కాలం ఉండే 234Pa మరియు దాని న్యూక్లియర్ ఐసోమర్ 234mPa యొక్క చాలా చిన్న జాడలు సంభవిస్తాయి. 233Pa అనేది 232Th యొక్క న్యూట్రాన్ వికిరణం ద్వారా యురేనియం-233ని ఉత్పత్తి చేయడానికి అవసరమైన సంఘటనల గొలుసులో భాగంగా థోరియం-233 యొక్క క్షయం ఫలితంగా సంభవిస్తుంది. ఇది థోరియం-ఆధారిత అణు రియాక్టర్లలో అవాంఛిత మధ్యంతర ఉత్పత్తి, మరియు అందువల్ల బ్రీడింగ్ ప్రక్రియలో రియాక్టర్ యొక్క క్రియాశీల జోన్ నుండి తొలగించబడుతుంది. సముద్ర శాస్త్రం పురాతన సముద్ర భౌగోళికాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి ఈ మూలకాన్ని ఉపయోగిస్తుంది: నీరు మరియు ఖనిజాలలో వివిధ యురేనియం, థోరియం మరియు ప్రోటాక్టినియం ఐసోటోపుల సాపేక్ష సాంద్రతల విశ్లేషణ 175,000 సంవత్సరాల నాటి అవక్షేపాల రేడియోమెట్రిక్ డేటింగ్లో మరియు వివిధ భౌగోళిక ప్రక్రియల నమూనాలో ఉపయోగించబడుతుంది.[5]

ప్రోటాక్టినియం అసాధారణమైనది, ఎందుకంటే దీని సహజ ఐసోటోపిక్ కూర్పు సాధారణ భూసంబంధిత నమూనాలలో చాలా ఏకరీతిగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే సహజంగా లభించే ప్రోటాక్టినియం అంతా 231Pa, ఇది ఒకే మార్గం ద్వారా (అంటే, ఆదిమ 235U క్షయం నుండి) ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది.

చరిత్ర

1871లో, దిమిత్రి మెండెలీవ్ అంచనా వేశారు థోరియం మరియు యురేనియం మధ్య ఒక మూలకం ఉనికిని.[6] ఆ సమయంలో ఆక్టినైడ్ శ్రేణి తెలియదు, కాబట్టి మెండెలీవ్ యురేనియంను టంగ్‌స్టన్ కింద గ్రూప్ VIలో, మరియు థోరియంను జిర్కోనియం కింద గ్రూప్ IVలో ఉంచారు, గ్రూప్ Vలో టాంటాలమ్ కింద స్థలాన్ని ఖాళీగా వదిలివేశారు. 1940ల చివరలో ఆక్టినైడ్ భావన సాధారణ ఆమోదం పొందే వరకు, ఆవర్తన పట్టికలు ఈ నిర్మాణంతో ప్రచురించబడ్డాయి.[7] చాలా కాలం పాటు, రసాయన శాస్త్రవేత్తలు టాంటాలమ్‌తో సమానమైన రసాయన లక్షణాలను కలిగి ఉన్న మూలకం కోసం ఎకా-టాంటాలమ్[note 1] కోసం వెతికారు, ఇది ప్రోటాక్టినియం ఆవిష్కరణను దాదాపు అసాధ్యం చేసింది. టాంటాలమ్ యొక్క భారీ అనలాగ్ తర్వాత ట్రాన్స్‌యురేనిక్ మూలకం డబ్నియం అని కనుగొనబడింది - అయితే డబ్నియం రసాయనికంగా ప్రోటాక్టినియంకు దగ్గరగా ఉంటుంది, టాంటాలమ్‌కు కాదు.[8]

1900లో, విలియం క్రూక్స్ యురేనియం నుండి అత్యంత రేడియోధార్మిక పదార్థంగా ప్రోటాక్టినియంను వేరు చేశారు; అయితే, అతను దానిని కొత్త రసాయన మూలకంగా వర్గీకరించలేకపోయాడు మరియు అందువల్ల దీనికి యురేనియం X (UX) అని పేరు పెట్టాడు.[6][9][10] క్రూక్స్ యురేనియం నైట్రేట్ను ఈథర్లో కరిగించారు, మరియు మిగిలిన జల దశలో ఎక్కువ భాగం 234 మరియు 234 ఉన్నాయి. యురేనియం సమ్మేళనాల నుండి 234 మరియు 234లను వేరు చేయడానికి అతని పద్ధతి 1950ల వరకు ఉపయోగించబడింది.[11] ప్రోటాక్టినియంను మొదట 1913లో గుర్తించారు, అప్పుడు కాసిమిర్ ఫజాన్స్ మరియు ఓస్వాల్డ్ హెల్ముత్ గోహ్రింగ్ యురేనియం-238 యొక్క క్షయ శృంఖలాల అధ్యయనంలో 234mPa ఐసోటోప్‌ను ఎదుర్కొన్నారు: 238 → 234 → 234m → 234. వారు కొత్త మూలకానికి "బ్రెవియం" (లాటిన్ పదం brevis నుండి, అంటే క్లుప్తమైన లేదా చిన్నది) అని పేరు పెట్టారు, ఎందుకంటే 234m (యురేనియం X2) కోసం 1.16 నిమిషాల తక్కువ అర్ధ-జీవితం ఉంది.[12][13][14][15][16][17] 1917–18లో, రెండు శాస్త్రవేత్తల బృందాలు, జర్మనీకి చెందిన ఓట్టో హాన్తో కలిసి లీస్ మీట్నర్ మరియు గ్రేట్ బ్రిటన్కు చెందిన ఫ్రెడరిక్ సోడీ మరియు జాన్ క్రాన్‌స్టన్, స్వతంత్రంగా మరొక ఐసోటోప్‌ను కనుగొన్నారు, 231Pa, ఇది 32,760 సంవత్సరాల సుదీర్ఘ అర్ధ-జీవితాన్ని కలిగి ఉంది.[2][16][18] మీట్నర్ "బ్రెవియం" అనే పేరును ప్రోటాక్టినియంగా మార్చారు, ఎందుకంటే కొత్త మూలకం ఆక్టినియం యొక్క తల్లిగా యురేనియం-235 యొక్క క్షయ శృంఖలంలో భాగంగా ఉంది (πρῶτος prôtos నుండి, అంటే "మొదటిది, ముందు").[19] IUPAC 1949లో ఈ నామకరణాన్ని ధృవీకరించింది.[20][21] ప్రోటాక్టినియం ఆవిష్కరణ ఆవర్తన పట్టిక యొక్క ప్రారంభ సంస్కరణల్లోని చివరి ఖాళీలలో ఒకదానిని పూర్తి చేసింది, మరియు సంబంధిత శాస్త్రవేత్తలకు కీర్తిని తెచ్చిపెట్టింది.[22]

అరిస్టిడ్ వాన్ గ్రాస్ 1927లో 2 మిల్లీగ్రాముల Pa2O5ను ఉత్పత్తి చేశారు,[23] మరియు 1934లో 0.1 మిల్లీగ్రాముల Pa2O5 నుండి మూలక ప్రోటాక్టినియంను మొదటిసారిగా వేరు చేశారు.[24] అతను రెండు వేర్వేరు పద్ధతులను ఉపయోగించాడు: మొదటిదానిలో, ప్రోటాక్టినియం ఆక్సైడ్ శూన్యంలో 35 keV ఎలక్ట్రాన్ల ద్వారా వికిరణం చేయబడింది. మరొకదానిలో, వాన్ ఆర్కెల్-డి బోయర్ ప్రక్రియ అని పిలువబడే దానిలో, ఆక్సైడ్ రసాయనికంగా హాలైడ్ (క్లోరైడ్, బ్రోమైడ్ లేదా అయోడైడ్) గా మార్చబడింది మరియు తర్వాత విద్యుత్తుతో వేడి చేసిన లోహ ఫిలమెంట్‌తో శూన్యంలో తగ్గించబడింది:[20][25]

2 PaI5 → 2 Pa + 5 I2

1961లో, యునైటెడ్ కింగ్‌డమ్ అటామిక్ ఎనర్జీ అథారిటీ (UKAEA) 60 టన్నుల వ్యర్థ పదార్థాలను 12-దశల ప్రక్రియలో ప్రాసెస్ చేయడం ద్వారా సుమారు US$500,000 ఖర్చుతో 127 గ్రాముల 99.9% స్వచ్ఛమైన ప్రోటాక్టినియం-231ని ఉత్పత్తి చేసింది.[20][26] చాలా సంవత్సరాలుగా, ఇది ప్రపంచంలో ప్రోటాక్టినియం యొక్క ఏకైక ముఖ్యమైన సరఫరా, ఇది శాస్త్రీయ అధ్యయనాల కోసం వివిధ ప్రయోగశాలలకు అందించబడింది.[6] USలోని ఓక్ రిడ్జ్ నేషనల్ లాబొరేటరీ సుమారు US$280/గ్రాము ఖర్చుతో ప్రోటాక్టినియంను అందించింది.[27]

ఐసోటోపులు

ప్రధాన వ్యాసం: Isotopes of protactinium 210Pa నుండి 239Pa వరకు ముప్పై రేడియో ఐసోటోపులు కనుగొనబడ్డాయి.[28]ref అత్యంత స్థిరమైనవి 32,650 సంవత్సరాల అర్ధ-జీవితంతో 231Pa, 26.975 రోజుల అర్ధ-జీవితంతో 233Pa, మరియు 17.4 రోజుల అర్ధ-జీవితంతో 230Pa. ఇతర ఐసోటోపులన్నీ 1.6 రోజుల కంటే తక్కువ అర్ధ-జీవితాన్ని కలిగి ఉన్నాయి, మరియు వీటిలో ఎక్కువ భాగం 1.8 సెకన్ల కంటే తక్కువ అర్ధ-జీవితాన్ని కలిగి ఉన్నాయి. ప్రోటాక్టినియం ఆరు న్యూక్లియర్ ఐసోమర్‌లను కూడా కలిగి ఉంది, వీటిలో అత్యంత స్థిరమైనది 234mPa (అర్ధ-జీవితం 1.159 నిమిషాలు).ref

అత్యంత స్థిరమైన ఐసోటోప్ 231Pa మరియు తేలికపాటి ఐసోటోపుల (210Pa[28] నుండి 227Pa) కోసం ప్రాథమిక క్షయ మోడ్ ఆల్ఫా క్షయం, ఇది ఆక్టినియం ఐసోటోపులను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. 228Pa నుండి 230Pa కోసం ప్రాథమిక క్షయ మోడ్ ఎలక్ట్రాన్ క్యాప్చర్ లేదా బీటా ప్లస్ క్షయం, ఇది థోరియం ఐసోటోపులను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, అయితే భారీ ఐసోటోపుల (232Pa నుండి 239Pa) కోసం ప్రాథమిక క్షయ మోడ్ బీటా క్షయం, ఇది యురేనియం ఐసోటోపులను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.ref

అణు విచ్ఛిత్తి

అత్యంత దీర్ఘకాలిక మరియు అత్యంత సమృద్ధిగా ఉన్న ఐసోటోప్, 231Pa, ~1 MeV కంటే ఎక్కువ వేగవంతమైన న్యూట్రాన్ల నుండి విచ్ఛిత్తి చెందగలదు.[29] 233Pa, అణు రియాక్టర్లలో ఉత్పత్తి చేయబడిన ప్రోటాక్టినియం యొక్క మరొక ఐసోటోప్, కూడా 1 MeV యొక్క విచ్ఛిత్తి పరిమితిని కలిగి ఉంది.[30]

సంభవించడం

ప్రోటాక్టినియం అత్యంత అరుదైన మరియు ఖరీదైన సహజంగా లభించే మూలకాలలో ఒకటి. ఇది 231Pa మరియు 234Pa అనే రెండు ఐసోటోపుల రూపంలో కనిపిస్తుంది, 234Pa ఐసోటోప్ రెండు వేర్వేరు శక్తి స్థితులలో సంభవిస్తుంది. దాదాపు అన్ని సహజ ప్రోటాక్టినియం 231Pa. ఇది ఆల్ఫా ఉద్గారిణి మరియు యురేనియం-235 యొక్క క్షయం ద్వారా ఏర్పడుతుంది, అయితే బీటా-రేడియేటింగ్ 234Pa యురేనియం-238 క్షయం ఫలితంగా ఉత్పత్తి అవుతుంది. దాదాపు అన్ని యురేనియం-238 (99.8%) మొదట తక్కువ కాలం ఉండే 234mPa ఐసోమర్‌గా క్షీణిస్తుంది.[31]

ప్రోటాక్టినియం యురేనైట్ (పిచ్‌బ్లెండ్)లో ఖనిజం యొక్క మిలియన్ భాగాలకు సుమారు 0.3–3 భాగాలు 231Pa సాంద్రతలలో సంభవిస్తుంది.[6] సాధారణ కంటెంట్ 0.3 ppmకి దగ్గరగా ఉన్నప్పటికీ[32] (ఉదాహరణకు జాచిమోవ్, చెక్ రిపబ్లిక్లో[33]), డెమోక్రటిక్ రిపబ్లిక్ ఆఫ్ కాంగో నుండి కొన్ని ఖనిజాలు సుమారు 3 ppm కలిగి ఉంటాయి.[20] ప్రోటాక్టినియం చాలా సహజ పదార్థాలలో మరియు నీటిలో సజాతీయంగా చెల్లాచెదురుగా ఉంటుంది, కానీ ట్రిలియన్‌కు ఒక భాగం క్రమంలో చాలా తక్కువ సాంద్రతలలో, ఇది 0.1 పికోక్యూరీస్ (pCi)/g రేడియోధార్మికతకు అనుగుణంగా ఉంటుంది. నీటిలో కంటే ఇసుక నేల కణాలలో సుమారు 500 రెట్లు ఎక్కువ ప్రోటాక్టినియం ఉంటుంది, అదే నేల నమూనాలో ఉన్న నీటితో పోల్చినప్పుడు కూడా. లోమ్ నేలలు మరియు బెంటోనైట్ వంటి బంకమట్టిలో 2,000 మరియు అంతకంటే ఎక్కువ నిష్పత్తులు కొలుస్తారు.[31][34]

అణు రియాక్టర్లలో

రెండు ప్రధాన ప్రోటాక్టినియం ఐసోటోపులు, 231Pa మరియు 233Pa, అణు రియాక్టర్లలో థోరియం నుండి ఉత్పత్తి చేయబడతాయి; రెండూ అవాంఛనీయమైనవి మరియు సాధారణంగా తొలగించబడతాయి, తద్వారా రియాక్టర్ రూపకల్పన మరియు ఆపరేషన్‌కు సంక్లిష్టతను జోడిస్తాయి. ముఖ్యంగా, 232Th, (n, 2n) చర్యల ద్వారా, 231Thని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది త్వరగా 231Pa (అర్ధ-జీవితం 25.5 గంటలు)గా క్షీణిస్తుంది. చివరి ఐసోటోప్, ట్రాన్స్‌యురేనిక్ వ్యర్థం కానప్పటికీ, 32,760 సంవత్సరాల సుదీర్ఘ అర్ధ-జీవితాన్ని కలిగి ఉంది, మరియు ఖర్చు చేసిన అణు ఇంధనం యొక్క దీర్ఘకాలిక రేడియోటాక్సిసిటీకి ప్రధాన కారణం.[35]

ప్రోటాక్టినియం-233 232Th ద్వారా న్యూట్రాన్ క్యాప్చర్ తర్వాత ఏర్పడుతుంది. ఇది 233Uగా మరింత క్షీణిస్తుంది, లేదా మరొక న్యూట్రాన్‌ను సంగ్రహించి విచ్ఛిత్తి చెందని 234Uగా మారుతుంది.[36] 233Pa 27 రోజుల సాపేక్షంగా సుదీర్ఘ అర్ధ-జీవితాన్ని మరియు న్యూట్రాన్ క్యాప్చర్ కోసం అధిక క్రాస్ సెక్షన్ (దీనిని "న్యూట్రాన్ పాయిజన్" అని పిలుస్తారు) కలిగి ఉంటుంది. అందువల్ల, ఉపయోగకరమైన 233Uగా వేగంగా క్షీణించే బదులు, 233Paలో గణనీయమైన భాగం విచ్ఛిత్తి చెందని ఐసోటోపులుగా మారుతుంది మరియు న్యూట్రాన్లను వినియోగిస్తుంది, ఇది రియాక్టర్ సామర్థ్యాన్ని తగ్గిస్తుంది. న్యూట్రాన్ల నష్టాన్ని పరిమితం చేయడానికి, 233Pa థోరియం మోల్టన్ సాల్ట్ రియాక్టర్ల ఆపరేషన్ సమయంలో వాటి క్రియాశీల జోన్ నుండి సంగ్రహించబడుతుంది, తద్వారా ఇది 233Uగా మాత్రమే క్షీణించగలదు. 233Pa యొక్క సంగ్రహణ లిథియం కరిగిన మోల్టన్ బిస్మత్ కాలమ్‌లను ఉపయోగించి సాధించబడుతుంది. క్లుప్తంగా చెప్పాలంటే, లిథియం ప్రోటాక్టినియం లవణాలను ప్రోటాక్టినియం లోహంగా ఎంపిక చేసి తగ్గిస్తుంది, ఇది తర్వాత మోల్టన్-సాల్ట్ సైకిల్ నుండి సంగ్రహించబడుతుంది, అయితే మోల్టన్ బిస్మత్ కేవలం ఒక వాహకం, ఇది 271 °C యొక్క తక్కువ ద్రవీభవన స్థానం, తక్కువ ఆవిరి పీడనం, లిథియం మరియు ఆక్టినైడ్ల కోసం మంచి ద్రావణీయత, మరియు మోల్టన్ హాలైడ్లతో మిశ్రమం కాకపోవడం కారణంగా ఎంపిక చేయబడింది.[35]

తయారీ

అణు రియాక్టర్ల రాకకు ముందు, ప్రోటాక్టినియం యురేనియం ఖనిజాల నుండి శాస్త్రీయ ప్రయోగాల కోసం వేరు చేయబడింది. రియాక్టర్లు సర్వసాధారణం కావడంతో, ఇది ఎక్కువగా థోరియంపై న్యూట్రాన్ క్యాప్చర్ యొక్క మధ్యంతర ఉత్పత్తిగా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది, ఇది విచ్ఛిత్తి చెందే 233U ఉత్పత్తికి ఉపయోగించబడుతుంది:

A90232A2902232Th+A01A2021n⟶A90233A2902233Th→22.3 minβA−A91233A2912233Pa→26.975 dβA−A92233A2922233U⋅

231Pa ఐసోటోప్‌ను 230Thని నెమ్మదిగా ఉండే న్యూట్రాన్లతో వికిరణం చేయడం ద్వారా, దానిని బీటా-క్షీణించే 231Thగా మార్చడం ద్వారా; లేదా, 232Thని వేగవంతమైన న్యూట్రాన్లతో వికిరణం చేయడం ద్వారా, (ఒక ఉత్పత్తిగా) 231Th మరియు 2 న్యూట్రాన్లను ఉత్పత్తి చేయడం ద్వారా తయారు చేయవచ్చు.

ప్రోటాక్టినియం లోహం దాని ఫ్లోరైడ్ను కాల్షియం,[37] లిథియం, లేదా బేరియంతో 1300–1400 °C ఉష్ణోగ్రత వద్ద తగ్గించడం ద్వారా తయారు చేయబడింది.[38][39]

లక్షణాలు

ప్రోటాక్టినియం అనేది ఆవర్తన పట్టికలో యురేనియంకు ఎడమవైపు మరియు థోరియంకు కుడివైపున ఉన్న ఒక ఆక్టినైడ్, మరియు దీని అనేక భౌతిక లక్షణాలు దాని పొరుగు ఆక్టినైడ్ల మధ్యస్థంగా ఉంటాయి. ప్రోటాక్టినియం థోరియం కంటే సాంద్రత మరియు దృఢత్వం కలిగి ఉంటుంది, కానీ యురేనియం కంటే తేలికగా ఉంటుంది; దీని ద్రవీభవన స్థానం థోరియం కంటే తక్కువ, కానీ యురేనియం కంటే ఎక్కువ. ఈ మూడు మూలకాల యొక్క ఉష్ణ విస్తరణ, విద్యుత్ మరియు ఉష్ణ వాహకతలు పోల్చదగినవి మరియు పోస్ట్-ట్రాన్సిషన్ మెటల్స్కు విలక్షణమైనవి. ప్రోటాక్టినియం యొక్క అంచనా వేయబడిన షియర్ మాడ్యులస్ టైటానియం మాదిరిగానే ఉంటుంది.[40] ప్రోటాక్టినియం అనేది వెండి-బూడిద రంగు మెరుపు కలిగిన లోహం, ఇది గాలిలో కొంత సమయం పాటు సంరక్షించబడుతుంది.[20][26] ప్రోటాక్టినియం ఆక్సిజన్, నీటి ఆవిరి మరియు ఆమ్లాలతో సులభంగా చర్య జరుపుతుంది, కానీ క్షారాలతో కాదు.[6]

గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద, ప్రోటాక్టినియం బాడీ-సెంటర్డ్ టెట్రాగోనల్ నిర్మాణంలో స్పటికీకరిస్తుంది, దీనిని వక్రీకరించిన బాడీ-సెంటర్డ్ క్యూబిక్ లాటిస్‌గా పరిగణించవచ్చు; ఈ నిర్మాణం 53 GPa వరకు కుదింపుపై మారదు. 1200 °C వద్ద, అధిక ఉష్ణోగ్రత నుండి చల్లబరిచినప్పుడు నిర్మాణం ఫేస్-సెంటర్డ్ క్యూబిక్ (fcc)కి మారుతుంది.[37][41] గది ఉష్ణోగ్రత మరియు 700 °C మధ్య టెట్రాగోనల్ దశ యొక్క ఉష్ణ విస్తరణ గుణకం 9.9-6/°C.[37]

ప్రోటాక్టినియం పారామాగ్నెటిక్ మరియు ఏ ఉష్ణోగ్రత వద్దనైనా దీనికి ఎటువంటి అయస్కాంత పరివర్తనాలు తెలియవు.[42] ఇది 1.4 K కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద సూపర్ కండక్టివ్‌గా మారుతుంది.[6][38] ప్రోటాక్టినియం టెట్రాక్లోరైడ్ గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద పారామాగ్నెటిక్, కానీ 182 Kకి చల్లబరిచినప్పుడు ఫెర్రోమాగ్నెటిక్గా మారుతుంది.[43]

ప్రోటాక్టినియం రెండు ప్రధాన ఆక్సీకరణ స్థితిలలో ఉంటుంది: +4 మరియు +5, ఘనపదార్థాలు మరియు ద్రావణాలలో; మరియు +3 మరియు +2 స్థితులు, కొన్ని ఘనపదార్థాలలో గమనించబడ్డాయి. తటస్థ పరమాణువు యొక్క ఎలక్ట్రాన్ కాన్ఫిగరేషన్ [Rn]5f26d17s2 కాబట్టి, +5 ఆక్సీకరణ స్థితి తక్కువ-శక్తి (మరియు అందువల్ల ఇష్టపడే) 5f0 కాన్ఫిగరేషన్‌కు అనుగుణంగా ఉంటుంది. +4 మరియు +5 స్థితులు రెండూ నీటిలో సులభంగా హైడ్రాక్సైడ్లను ఏర్పరుస్తాయి, ప్రధాన అయాన్లు Pa(OH)3+, Pa(OH)2(2+), Pa(OH)3(+), మరియు Pa(OH)4, ఇవన్నీ రంగులేనివి.[44] ఇతర తెలిసిన ప్రోటాక్టినియం అయాన్లలో 2+, +, -, 2-, 3-, +, -, 3-, 2-, మరియు - ఉన్నాయి.[45][46][47][48]

రసాయన సమ్మేళనాలు

ప్రధాన వ్యాసం: Protactinium compounds

ఫార్ములా రంగు సౌష్టవం స్పేస్ గ్రూప్ సంఖ్య పియర్సన్ చిహ్నం a (pm) b (pm) c (pm) Z సాంద్రత (g/cm3)
Pa వెండి-బూడిద టెట్రాగోనల్ I4/mmm 139 tI2 392.5 392.5 323.8 2 15.37
PaO రాక్‌సాల్ట్[39] Fm3m 225 cF8 496.1 4 13.44
PaO2 నలుపు fcc[39] Fm3m 225 cF12 550.5 4 10.47
Pa2O5 తెలుపు Fm3m[39] 225 cF16 547.6 547.6 547.6 4 10.96
Pa2O5 తెలుపు ఆర్థోరోంబిక్[39] 692 402 418
PaH3 నలుపు క్యూబిక్[39] Pm3n 223 cP32 664.8 664.8 664.8 8 10.58
PaF4 గోధుమ-ఎరుపు మోనోక్లినిక్[39] C2/c 15 mS60 2
PaCl4 ఆకుపచ్చ-పసుపు టెట్రాగోనల్[49] I41/amd 141 tI20 837.7 837.7 748.1 4 4.72
PaBr4 గోధుమ టెట్రాగోనల్[50][51] I41/amd 141 tI20 882.4 882.4 795.7
PaCl5 పసుపు మోనోక్లినిక్[52] C2/c 15 mS24 797 1135 836 4 3.74
PaBr5 ఎరుపు మోనోక్లినిక్[51][53] P21/c 14 mP24 838.5 1120.5 1214.6 4 4.98
PaOBr3 మోనోక్లినిక్[51] C2 1691.1 387.1 933.4
Pa(PO3)4 ఆర్థోరోంబిక్[54] 696.9 895.9 1500.9
Pa2P2O7 క్యూబిక్[54] Pa3 865 865 865
Pa(C8H8)2 బంగారు-పసుపు మోనోక్లినిక్[55] 709 875 1062

ఇక్కడ, a, b, మరియు c లు పికోమీటర్లలో లాటిస్ స్థిరాంకాలు, No అనేది స్పేస్ గ్రూప్ సంఖ్య, మరియు Z అనేది ప్రతి యూనిట్ సెల్కు ఉండే ఫార్ములా యూనిట్ల సంఖ్య; fcc అనేది ఫేస్-సెంటర్డ్ క్యూబిక్ సౌష్టవాన్ని సూచిస్తుంది. సాంద్రత నేరుగా కొలవబడలేదు, కానీ లాటిస్ పారామితుల నుండి లెక్కించబడింది.

ఆక్సైడ్లు మరియు ఆక్సిజన్ కలిగిన లవణాలు

ప్రోటాక్టినియం ఆక్సైడ్లు +2, +4, మరియు +5 లోహ ఆక్సీకరణ స్థితులకు ప్రసిద్ధి చెందాయి. అత్యంత స్థిరమైనది తెలుపు రంగులో ఉండే పెంటాక్సైడ్ Pa2O5, దీనిని ప్రోటాక్టినియం(V) హైడ్రాక్సైడ్‌ను గాలిలో 500 °C ఉష్ణోగ్రత వద్ద వేడి చేయడం ద్వారా తయారు చేయవచ్చు.[56] దీని స్పటిక నిర్మాణం క్యూబిక్ రూపంలో ఉంటుంది, మరియు రసాయన కూర్పు తరచుగా నాన్-స్టోయికియోమెట్రిక్ (non-stoichiometric) గా ఉండి, PaO2.25 గా వర్ణించబడుతుంది. ఆర్థోరోంబిక్ సౌష్టవం కలిగిన ఈ ఆక్సైడ్ యొక్క మరొక దశ కూడా నివేదించబడింది.[39][57] నలుపు రంగులో ఉండే డయాక్సైడ్ PaO2 ను పెంటాక్సైడ్‌ను 1550 °C వద్ద హైడ్రోజన్‌తో క్షయకరణం (reducing) చేయడం ద్వారా పొందుతారు. ఇది పలుచని లేదా గాఢ నైట్రిక్, హైడ్రోక్లోరిక్, లేదా సల్ఫ్యూరిక్ యాసిడ్లలో సులభంగా కరగదు, కానీ హైడ్రోఫ్లోరిక్ యాసిడ్లో సులభంగా కరుగుతుంది.[39] డయాక్సైడ్‌ను ఆక్సిజన్ ఉన్న వాతావరణంలో 1100 °C వరకు వేడి చేయడం ద్వారా తిరిగి పెంటాక్సైడ్‌గా మార్చవచ్చు.[57] మోనాక్సైడ్ PaO కేవలం ప్రోటాక్టినియం లోహంపై పలుచని పూతగా మాత్రమే గమనించబడింది, కానీ విడిగా ఘన రూపంలో లభించలేదు.[39]

ప్రోటాక్టినియం వివిధ లోహాలతో మిశ్రమ బైనరీ ఆక్సైడ్లను ఏర్పరుస్తుంది. క్షార లోహాలు A తో, స్ఫటికాలు APaO3 రసాయన ఫార్ములాను మరియు పెరోవ్‌స్కైట్ నిర్మాణాన్ని; A3PaO4 మరియు వక్రీకరించిన రాక్-సాల్ట్ నిర్మాణాన్ని; లేదా A7PaO6 నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటాయి, ఇక్కడ ఆక్సిజన్ పరమాణువులు షట్కోణ క్లోజ్డ్-ప్యాక్డ్ (hexagonal close-packed) లాటిస్‌ను ఏర్పరుస్తాయి. ఈ పదార్థాలన్నింటిలో, ప్రోటాక్టినియం అయాన్లు ఆక్టాహెడ్రల్ సమన్వయాన్ని (octahedrally coordinated) కలిగి ఉంటాయి.[58][59] పెంటాక్సైడ్ Pa2O5 అరుదైన-భూమి లోహ ఆక్సైడ్లు (rare-earth metal oxides) R2O3 తో కలిసి వివిధ నాన్-స్టోయికియోమెట్రిక్ మిశ్రమ-ఆక్సైడ్లను ఏర్పరుస్తుంది, ఇవి కూడా పెరోవ్‌స్కైట్ నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటాయి.[60]

ప్రోటాక్టినియం ఆక్సైడ్లు క్షార స్వభావాన్ని కలిగి ఉంటాయి; ఇవి సులభంగా హైడ్రాక్సైడ్లుగా మారుతాయి మరియు సల్ఫేట్లు, ఫాస్ఫేట్లు, నైట్రేట్లు వంటి వివిధ లవణాలను ఏర్పరుస్తాయి. నైట్రేట్ సాధారణంగా తెలుపు రంగులో ఉంటుంది, కానీ రేడియోలైటిక్ వియోగం కారణంగా గోధుమ రంగులోకి మారవచ్చు. నైట్రేట్‌ను గాలిలో 400 °C వద్ద వేడి చేయడం ద్వారా అది తెలుపు రంగు ప్రోటాక్టినియం పెంటాక్సైడ్‌గా మారుతుంది.[61] పాలిట్రైఆక్సోఫాస్ఫేట్ Pa(PO3)4 ను డైఫ్లోరైడ్ సల్ఫేట్ PaF2SO4 ను జడ వాతావరణంలో ఫాస్ఫారిక్ యాసిడ్ (H3PO4) తో చర్య జరపడం ద్వారా తయారు చేయవచ్చు. ఉత్పత్తిని సుమారు 900 °C వరకు వేడి చేయడం ద్వారా హైడ్రోఫ్లోరిక్ యాసిడ్, సల్ఫర్ ట్రైఆక్సైడ్, మరియు ఫాస్ఫారిక్ అన్‌హైడ్రైడ్ వంటి ఉప-ఉత్పత్తులు తొలగిపోతాయి. దీనిని జడ వాతావరణంలో మరింత అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద వేడి చేస్తే Pa(PO3)4 వియోగం చెంది డైఫాస్ఫేట్ PaP2O7 గా మారుతుంది, ఇది ఇతర ఆక్టినైడ్ల డైఫాస్ఫేట్ల వలె ఉంటుంది. డైఫాస్ఫేట్‌లో, PO3 సమూహాలు C2v సౌష్టవం కలిగిన పిరమిడ్లను ఏర్పరుస్తాయి. PaP2O7 ను గాలిలో 1400 °C వరకు వేడి చేస్తే అది ఫాస్ఫరస్ మరియు ప్రోటాక్టినియం పెంటాక్సైడ్లుగా విడిపోతుంది.[54]

హాలైడ్లు

ప్రోటాక్టినియం(V) ఫ్లోరైడ్ అనేది ఒక తెలుపు రంగు సమ్మేళనం, ఇది β-UF5 కు ఐసోమార్ఫిక్ అయిన టెట్రాగోనల్ స్ఫటికాలను ఏర్పరుస్తుంది.[62] ప్రోటాక్టినియం(V) క్లోరైడ్ పసుపు రంగు స్ఫటికాలను ఏర్పరుస్తుంది, ఇక్కడ ప్రోటాక్టినియం అయాన్లు పెంటాగోనల్ బైపిరమిడ్లలో అమర్చబడి, 7 ఇతర అయాన్లచే సమన్వయం చేయబడతాయి. గోధుమ రంగు ప్రోటాక్టినియం(V) బ్రోమైడ్‌లో ఈ సమన్వయం ఆక్టాహెడ్రల్‌గా మారుతుంది, కానీ ప్రోటాక్టినియం(V) అయోడైడ్ విషయంలో ఇది తెలియదు. అన్ని టెట్రాహాలైడ్లలో ప్రోటాక్టినియం సమన్వయం 8, కానీ ప్రోటాక్టినియం(IV) ఫ్లోరైడ్‌లో ఇది స్క్వేర్ యాంటిప్రిస్మాటిక్ (square antiprismatic) గా మరియు క్లోరైడ్, బ్రోమైడ్‌లలో డోడెకాహెడ్రల్ (dodecahedral) గా ఉంటుంది. గోధుమ రంగు ప్రోటాక్టినియం(III) అయోడైడ్ నివేదించబడింది, ఇక్కడ ప్రోటాక్టినియం అయాన్లు బైక్యాప్డ్ ట్రైగోనల్ ప్రిస్మాటిక్ అమరికలో 8-సమన్వయం కలిగి ఉంటాయి.[63]

ప్రోటాక్టినియం(V) క్లోరైడ్ మోనోక్లినిక్ సౌష్టవం కలిగిన పాలిమెరిక్ నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది.[64] అక్కడ, ఒక పాలిమెరిక్ గొలుసులో, అన్ని క్లోరిన్ పరమాణువులు ఒక గ్రాఫైట్ వంటి తలంలో ఉండి, ప్రోటాక్టినియం అయాన్ల చుట్టూ సమతల పెంటగాన్లను ఏర్పరుస్తాయి. ప్రోటాక్టినియం యొక్క 7-సమన్వయం ఐదు క్లోరిన్ పరమాణువుల నుండి మరియు సమీప గొలుసులకు చెందిన ప్రోటాక్టినియం పరమాణువులతో ఏర్పడే రెండు బంధాల నుండి వస్తుంది. ఇది నీటిలో సులభంగా జలవిశ్లేషణం (hydrolyzes) చెందుతుంది.[65] ఇది 300 °C వద్ద కరుగుతుంది మరియు అంతకంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్దే సబ్లిమేట్ (sublimates) అవుతుంది.

ప్రోటాక్టినియం(V) ఫ్లోరైడ్‌ను ప్రోటాక్టినియం ఆక్సైడ్‌ను బ్రోమిన్ పెంటాఫ్లోరైడ్ లేదా బ్రోమిన్ ట్రైఫ్లోరైడ్తో సుమారు 600 °C వద్ద చర్య జరపడం ద్వారా తయారు చేయవచ్చు, మరియు ప్రోటాక్టినియం(IV) ఫ్లోరైడ్‌ను ఆక్సైడ్ మరియు హైడ్రోజన్, హైడ్రోజన్ ఫ్లోరైడ్ మిశ్రమం నుండి 600 °C వద్ద పొందుతారు; చర్యలోకి గాలిలోని ఆక్సిజన్ లీకేజీలను తొలగించడానికి అధిక మొత్తంలో హైడ్రోజన్ అవసరం.[39]

ప్రోటాక్టినియం(V) క్లోరైడ్ ప్రోటాక్టినియం ఆక్సైడ్‌ను కార్బన్ టెట్రాక్లోరైడ్తో 200–300 °C ఉష్ణోగ్రతల వద్ద చర్య జరపడం ద్వారా తయారు చేయబడుతుంది.[39] ఉప-ఉత్పత్తులను (PaOCl3 వంటివి) ఫ్రాక్షనల్ సబ్లిమేషన్ ద్వారా తొలగిస్తారు.[52] ప్రోటాక్టినియం(V) క్లోరైడ్‌ను హైడ్రోజన్‌తో సుమారు 800 °C వద్ద క్షయకరణం చేయడం ద్వారా ప్రోటాక్టినియం(IV) క్లోరైడ్ లభిస్తుంది – ఇది పసుపు-ఆకుపచ్చని ఘనపదార్థం, ఇది శూన్యంలో 400 °C వద్ద సబ్లిమేట్ అవుతుంది. దీనిని ప్రోటాక్టినియం డయాక్సైడ్‌ను కార్బన్ టెట్రాక్లోరైడ్‌తో 400 °C వద్ద చర్య జరపడం ద్వారా కూడా నేరుగా పొందవచ్చు.[39]

ప్రోటాక్టినియం బ్రోమైడ్లు అల్యూమినియం బ్రోమైడ్, హైడ్రోజన్ బ్రోమైడ్, కార్బన్ టెట్రాబ్రోమైడ్, లేదా హైడ్రోజన్ బ్రోమైడ్ మరియు థియోనైల్ బ్రోమైడ్ మిశ్రమాన్ని ప్రోటాక్టినియం ఆక్సైడ్‌పై చర్య జరపడం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడతాయి. వీటిని ప్రత్యామ్నాయంగా ప్రోటాక్టినియం పెంటాక్లోరైడ్‌ను హైడ్రోజన్ బ్రోమైడ్ లేదా థియోనైల్ బ్రోమైడ్‌తో చర్య జరపడం ద్వారా కూడా ఉత్పత్తి చేయవచ్చు.[39] ప్రోటాక్టినియం(V) బ్రోమైడ్ రెండు సారూప్య మోనోక్లినిక్ రూపాలను కలిగి ఉంటుంది: ఒకటి 400–410 °C వద్ద సబ్లిమేషన్ ద్వారా, మరొకటి 390–400 °C వద్ద సబ్లిమేషన్ ద్వారా లభిస్తుంది.[51][53]

ప్రోటాక్టినియం అయోడైడ్లను ప్రోటాక్టినియం లోహాన్ని మూలక అయోడిన్‌తో 600 °C వద్ద చర్య జరపడం ద్వారా, మరియు Pa2O5 ను AlI3 తో అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద చర్య జరపడం ద్వారా తయారు చేయవచ్చు.[39] Protactinium(III) iodide ను ప్రోటాక్టినియం(V) అయోడైడ్‌ను శూన్యంలో వేడి చేయడం ద్వారా పొందవచ్చు.[65] ఆక్సైడ్ల వలె, ప్రోటాక్టినియం క్షార లోహాలతో మిశ్రమ హాలైడ్లను ఏర్పరుస్తుంది. వీటిలో అత్యంత విశేషమైనది Na3PaF8, ఇక్కడ ప్రోటాక్టినియం అయాన్ 8 F− అయాన్లచే సౌష్టవంగా చుట్టబడి, దాదాపు పరిపూర్ణమైన క్యూబ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది.[66]

Pa2F9[65] మరియు MPaF6 (M = Li, Na, K, Rb, Cs లేదా NH4), M2PaF7 (M = K, Rb, Cs లేదా NH4), మరియు M3PaF8 (M = Li, Na, Rb, Cs) వంటి రకాల టెర్నరీ ఫ్లోరైడ్లు వంటి మరింత సంక్లిష్టమైన ప్రోటాక్టినియం ఫ్లోరైడ్లు కూడా ఉన్నాయి, ఇవన్నీ తెలుపు రంగు స్ఫటికాకార ఘనపదార్థాలు. MPaF6 ఫార్ములాను MF మరియు PaF5 కలయికగా సూచించవచ్చు. ఈ సమ్మేళనాలను రెండు కాంప్లెక్స్‌లను కలిగి ఉన్న హైడ్రోఫ్లోరిక్ యాసిడ్ ద్రావణాన్ని ఆవిరి చేయడం ద్వారా పొందవచ్చు. Na వంటి చిన్న క్షార కాటయాన్ల కోసం, స్పటిక నిర్మాణం టెట్రాగోనల్‌గా ఉంటుంది, అయితే K+, Rb+, Cs+ లేదా NH4+ వంటి పెద్ద కాటయాన్ల కోసం ఇది ఆర్థోరోంబిక్‌గా మారుతుంది. M2PaF7 ఫ్లోరైడ్ల కోసం కూడా ఇదే విధమైన వైవిధ్యం గమనించబడింది: అంటే, స్పటిక సౌష్టవం కాటయాన్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు Cs2PaF7 మరియు M2PaF7 (M = K, Rb లేదా NH4) కోసం భిన్నంగా ఉంటుంది.[46]

ఇతర అకర్బన సమ్మేళనాలు

ప్రోటాక్టినియం యొక్క ఆక్సిహాలైడ్లు మరియు ఆక్సిసల్ఫైడ్లు ఉన్నాయి. PaOBr3 అనేది మోనోక్లినిక్ నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఇది డబుల్-చైన్ యూనిట్లతో కూడి ఉంటుంది, ఇక్కడ ప్రోటాక్టినియం 7 సమన్వయాన్ని కలిగి ఉండి పెంటాగోనల్ బైపిరమిడ్లలో అమర్చబడి ఉంటుంది. గొలుసులు ఆక్సిజన్ మరియు బ్రోమిన్ పరమాణువుల ద్వారా అనుసంధానించబడి ఉంటాయి, మరియు ప్రతి ఆక్సిజన్ పరమాణువు మూడు ప్రోటాక్టినియం పరమాణువులకు సంబంధించి ఉంటుంది.[51] PaOS అనేది లేత-పసుపు రంగు, అస్థిరత లేని ఘనపదార్థం, ఇది ఇతర ఆక్టినైడ్ ఆక్సిసల్ఫైడ్ల వలె క్యూబిక్ క్రిస్టల్ లాటిస్‌ను కలిగి ఉంటుంది. ఇది ప్రోటాక్టినియం(V) క్లోరైడ్‌ను హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ మరియు కార్బన్ డైసల్ఫైడ్ మిశ్రమంతో 900 °C వద్ద చర్య జరపడం ద్వారా లభిస్తుంది.[39]

హైడ్రైడ్లు మరియు నైట్రైడ్లలో, ప్రోటాక్టినియం సుమారు +3 తక్కువ ఆక్సీకరణ స్థితిని కలిగి ఉంటుంది. హైడ్రైడ్ లోహంపై హైడ్రోజన్‌ను 250 °C వద్ద నేరుగా చర్య జరపడం ద్వారా లభిస్తుంది, మరియు నైట్రైడ్ అనేది అమ్మోనియా మరియు ప్రోటాక్టినియం టెట్రాక్లోరైడ్ లేదా పెంటాక్లోరైడ్ల ఉత్పత్తి. ఈ ప్రకాశవంతమైన పసుపు రంగు ఘనపదార్థం శూన్యంలో 800 °C వరకు ఉష్ణ స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ప్రోటాక్టినియం కార్బైడ్ (PaC) ప్రోటాక్టినియం టెట్రాఫ్లోరైడ్‌ను బేరియంతో కార్బన్ క్రూసిబుల్‌లో సుమారు 1400 °C ఉష్ణోగ్రత వద్ద క్షయకరణం చేయడం ద్వారా ఏర్పడుతుంది.[39] ప్రోటాక్టినియం బోరోహైడ్రైడ్లను ఏర్పరుస్తుంది, వీటిలో Pa(BH4)4 ఉంటుంది. ఇది హెలికల్ గొలుసులతో కూడిన అసాధారణ పాలిమెరిక్ నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఇక్కడ ప్రోటాక్టినియం పరమాణువు 14 సమన్వయ సంఖ్యను కలిగి ఉండి ఆరు BH4− అయాన్లచే చుట్టబడి ఉంటుంది.[67]

ఆర్గానోమెటాలిక్ సమ్మేళనాలు

ప్రోటాక్టినియం(IV) నాలుగు సైక్లోపెంటాడైనైల్ రింగులతో టెట్రాహెడ్రల్ కాంప్లెక్స్ టెట్రాకిస్(సైక్లోపెంటాడైనైల్)ప్రోటాక్టినియం(IV) (లేదా Pa(C5H5)4) ను ఏర్పరుస్తుంది, దీనిని ప్రోటాక్టినియం(IV) క్లోరైడ్‌ను Be(C5H5)2 తో చర్య జరపడం ద్వారా సంశ్లేషణ చేయవచ్చు. ఒక రింగ్‌ను హాలైడ్ పరమాణువుతో భర్తీ చేయవచ్చు.[68] మరొక ఆర్గానోమెటాలిక్ కాంప్లెక్స్ బంగారు-పసుపు రంగు బిస్(π-సైక్లోఆక్టాటెట్రాన్) ప్రోటాక్టినియం, లేదా ప్రోటాక్టినోసీన్ (Pa(C8H8)2), ఇది నిర్మాణపరంగా యురేనోసీన్ వలె ఉంటుంది. అక్కడ, లోహ పరమాణువు రెండు సైక్లోఆక్టాటెట్రాన్ లిగాండ్ల మధ్య శాండ్‌విచ్ చేయబడి ఉంటుంది. యురేనోసీన్ వలె, దీనిని ప్రోటాక్టినియం టెట్రాక్లోరైడ్‌ను డైపొటాషియం సైక్లోఆక్టాటెట్రానైడ్ (K2C8H8) తో టెట్రాహైడ్రోఫ్యూరాన్లో చర్య జరపడం ద్వారా తయారు చేయవచ్చు.[55]

అనువర్తనాలు

ప్రోటాక్టినియం ఆవర్తన పట్టికలో యురేనియం మరియు థోరియంల మధ్య ఉన్నప్పటికీ, రెండింటికీ అనేక అనువర్తనాలు ఉన్నప్పటికీ, ప్రోటాక్టినియం యొక్క కొరత, అధిక రేడియోధార్మికత మరియు అధిక విషపూరితం కారణంగా శాస్త్రీయ పరిశోధనలకు వెలుపల దీనికి ప్రస్తుతం ఎటువంటి ఉపయోగాలు లేవు.[31]

231Pa సహజంగా 235U క్షయం నుండి, మరియు అణు రియాక్టర్లలో 232Th + n → 231Th + 2n చర్య మరియు తదనంతర 231Th యొక్క బీటా క్షయం ద్వారా కృత్రిమంగా ఉద్భవిస్తుంది. ఇది అణు గొలుసు చర్యను సమర్థించగలదని ఒకప్పుడు భావించబడింది, దీనిని సూత్రప్రాయంగా అణు ఆయుధాల తయారీకి ఉపయోగించవచ్చు; భౌతిక శాస్త్రవేత్త 3=Walter_Seifritz ఒకప్పుడు దీనికి సంబంధించిన క్రిటికల్ మాస్ ను 750 ± 180 kg గా అంచనా వేశారు.[69] అయితే, 231Pa యొక్క క్రిటికాలిటీ అవకాశం అప్పటి నుండి తోసిపుచ్చబడింది.[29][70]

అత్యంత సున్నితమైన మాస్ స్పెక్ట్రోమీటర్ల ఆగమనంతో, భూగర్భ శాస్త్రం మరియు పాలియోసెనోగ్రఫీలో 231Pa ను ట్రేసర్‌గా ఉపయోగించడం సాధ్యమైంది. ఈ అనువర్తనంలో, 175,000 సంవత్సరాల వరకు పాత అవక్షేపాల రేడియోమెట్రిక్ డేటింగ్ కోసం మరియు ఖనిజాల ఏర్పాటును మోడలింగ్ చేయడానికి 231Pa నుండి 230Th నిష్పత్తిని ఉపయోగిస్తారు.[32] ముఖ్యంగా, సముద్రపు అవక్షేపాలలో దీని మూల్యాంకనం చివరి మంచు యుగం గ్లేసియర్ల కరిగే సమయంలో ఉత్తర అట్లాంటిక్ నీటి వనరుల కదలికలను పునర్నిర్మించడంలో సహాయపడింది.[71] ప్రోటాక్టినియంకు సంబంధించిన కొన్ని డేటింగ్ వైవిధ్యాలు యురేనియం క్షయ శృంఖలంలోని అనేక దీర్ఘకాలిక సభ్యుల సాపేక్ష సాంద్రతల విశ్లేషణపై ఆధారపడి ఉంటాయి – ఉదాహరణకు యురేనియం, ప్రోటాక్టినియం మరియు థోరియం. ఈ మూలకాలు వరుసగా 6, 5, మరియు 4 వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లను కలిగి ఉంటాయి, తద్వారా వరుసగా +6, +5, మరియు +4 ఆక్సీకరణ స్థితులను కలిగి ఉంటాయి మరియు విభిన్న భౌతిక మరియు రసాయన లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తాయి. థోరియం మరియు ప్రోటాక్టినియం సమ్మేళనాలు, యురేనియం సమ్మేళనాలు కాకుండా, జల ద్రావణాలలో తక్కువగా కరుగుతాయి మరియు అవక్షేపాలలో పేరుకుపోతాయి; అవక్షేపణ రేటు ప్రోటాక్టినియం కంటే థోరియంకు వేగంగా ఉంటుంది. ప్రోటాక్టినియం-231 (అర్థ-జీవితం 32,760 సంవత్సరాలు) మరియు 230Th (అర్థ-జీవితం 75,380 సంవత్సరాలు) రెండింటికీ సాంద్రత విశ్లేషణ కేవలం ఒక ఐసోటోప్‌ను మాత్రమే కొలిచినప్పుడు కంటే కొలత ఖచ్చితత్వాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది; ఈ డబుల్-ఐసోటోప్ పద్ధతి ఐసోటోపుల ప్రాదేశిక పంపిణీలో అసమానతలకు మరియు వాటి అవక్షేపణ రేటులో వైవిధ్యాలకు తక్కువ సున్నితంగా ఉంటుంది.[32][72]

జాగ్రత్తలు

ప్రోటాక్టినియం విషపూరితమైనది మరియు అత్యంత రేడియోధార్మికత కలిగినది; అందువల్ల, దీనిని ప్రత్యేకంగా సీలు చేసిన గ్లోవ్ బాక్స్లో మాత్రమే హ్యాండిల్ చేస్తారు. దీని ప్రధాన ఐసోటోప్ 231Pa గ్రాముకు 0.048 Ci యొక్క నిర్దిష్ట కార్యాచరణ (specific activity) ను కలిగి ఉంటుంది మరియు ప్రధానంగా ఆల్ఫా కణాలను విడుదల చేస్తుంది, వీటిని ఏదైనా పదార్థం యొక్క పలుచని పొర ద్వారా ఆపవచ్చు. అయితే, ఇది నెమ్మదిగా 227Ac గా క్షీణిస్తుంది, ఆపై వేగవంతమైన ఆక్టినియం శ్రేణిని అనుసరిస్తుంది, దీనివల్ల దాని మొత్తం కార్యాచరణ (ఆల్ఫా, బీటా, మరియు గామా) ఆ సంఖ్య నుండి లెక్కించే దానికంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది.

ప్రోటాక్టినియం చాలా సహజ ఉత్పత్తులు మరియు పదార్థాలలో తక్కువ మొత్తంలో ఉన్నందున, ఇది ఆహారం లేదా నీటితో తీసుకోవడం మరియు గాలితో పీల్చడం జరుగుతుంది. తీసుకున్న ప్రోటాక్టినియంలో సుమారు 0.05% మాత్రమే రక్తంలోకి గ్రహించబడుతుంది మరియు మిగిలినది విసర్జించబడుతుంది. రక్తంలో నుండి, సుమారు 40% ప్రోటాక్టినియం ఎముకలలో, సుమారు 15% కాలేయంలో, 2% మూత్రపిండాలలో నిక్షిప్తమవుతుంది మరియు మిగిలినది శరీరం నుండి బయటకు వెళ్తుంది. ఎముకలలో ప్రోటాక్టినియం యొక్క జీవసంబంధ అర్థ-జీవితం సుమారు 50 సంవత్సరాలు, అయితే ఇతర అవయవాలలో దాని జీవసంబంధ అర్థ-జీవితం వేగవంతమైన మరియు నెమ్మదిగా ఉండే భాగాలను కలిగి ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, కాలేయంలోని 70% ప్రోటాక్టినియం 10 రోజుల జీవసంబంధ అర్థ-జీవితాన్ని కలిగి ఉంటుంది, మరియు మిగిలిన 30% 60 రోజుల పాటు ఉంటుంది. మూత్రపిండాల కోసం సంబంధిత విలువలు 20% (10 రోజులు) మరియు 80% (60 రోజులు). ప్రభావితమైన ప్రతి అవయవంలో, ప్రోటాక్టినియం దాని రేడియోధార్మికత ద్వారా క్యాన్సర్‌ను ప్రోత్సహిస్తుంది.[31][61] మానవ శరీరంలో అనుమతించబడిన గరిష్ట Pa మొత్తం 0.03 µCi, ఇది 0.5 మైక్రోగ్రాముల 231Pa కు సమానం.[73] జర్మనీలో గాలిలో అనుమతించబడిన 231Pa యొక్క గరిష్ట సాంద్రతలు 3×10^-4 Bq/m3.[61]

ఇవి కూడా చూడండి

  • అడా హిచిన్స్, ప్రోటాక్టినియం మూలకాన్ని కనుగొనడంలో సోడీకి సహాయపడింది

గమనికలు

  1. ↑ ఉపసర్గ "ఎకా" సంస్కృతం एक నుండి ఉద్భవించింది, అంటే "ఒకటి" లేదా "మొదటిది". రసాయన శాస్త్రంలో, ఇది గతంలో దానిని అనుసరించే మూలకం పేరు కంటే ఒక కాలం దిగువన ఉన్న మూలకాన్ని సూచించడానికి ఉపయోగించబడింది.

ప్రస్తావనలు

  1. ↑ బిస్మత్ మరొకటి, ఇది 10^18 సంవత్సరాల కంటే ఎక్కువ అర్ధ-జీవితాన్ని కలిగి ఉన్నట్లు చూపబడింది
  2. ↑ 2.0 2.1 Meitner, Lise. (1918). "Die Muttersubstanz des Actiniums, Ein Neues Radioaktives Element von Langer Lebensdauer". Zeitschrift für Elektrochemie und angewandte physikalische Chemie. 24 (11–12) 169–173. doi:10.1002/bbpc.19180241107.
  3. ↑ (November 2001). Protactinium. Human Health Fact Sheet.
  4. ↑ John Arnold Cranston ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ. గ్లాస్గో విశ్వవిద్యాలయం
  5. ↑ (2010). Reversed flow of Atlantic deep water during the Last Glacial Maximum. Nature. 468 (7320) 84–8. doi:10.1038/nature09508.
  6. ↑ 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 Emsley, John. (2003). Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. 347–349. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-850340-8.
  7. ↑ Laing, Michael. (2005). "A Revised Periodic Table: With the Lanthanides Repositioned". ఫౌండేషన్స్ ఆఫ్ కెమిస్ట్రీ. 7 (3) 203. doi:10.1007/s10698-004-5959-9.
  8. ↑ (2019-01-02). How Far Does the Periodic Table Go?. JSTOR.
  9. ↑ National Research Council (U.S.). Conference on Glossary of Terms in Nuclear Science and Technology. (1957). A Glossary of Terms in Nuclear Science and Technology. 180. American Society of Mechanical Engineers.
  10. ↑ (1899). Radio-Activity of Uranium. రాయల్ సొసైటీ ఆఫ్ లండన్ ప్రొసీడింగ్స్. 66 (424–433) 409–423. doi:10.1098/rspl.1899.0120.
  11. ↑ (1954). "Decay of UX1, UX2, and UZ". ఫిజికల్ రివ్యూ. 96 (4) 1075–1080. doi:10.1103/PhysRev.96.1075.
  12. ↑ Greenwood, p. 1250
  13. ↑ Greenwood, p. 1254
  14. ↑ Fajans, K.. (1913). Über die komplexe Natur des Ur X. Naturwissenschaften. 1 (14) 339. doi:10.1007/BF01495360.
  15. ↑ Fajans, K.. (1913). "Über das Uran X2-das neue Element der Uranreihe". Physikalische Zeitschrift. 14 877–84.
  16. ↑ 16.0 16.1 Eric Scerri, A tale of seven elements, (Oxford University Press 2013) 978-0-19-539131-2, p.67–74
  17. ↑ (1973). Discovery and Naming of the Isotopes of Element 91. Nature. 244 (5412) 137–138. doi:10.1038/244137a0.
  18. ↑ Soddy, F., Cranston, J.F. (1918) The parent of actinium. Proceedings of the Royal Society A – Mathematical, Physical and Engineering Sciences 94: 384-403.
  19. ↑ Protactinium - Element information : Chemistry in its element: protactinium. www.rsc.org.
  20. ↑ 20.0 20.1 20.2 20.3 20.4 Hammond, C. R.. (2004-06-29). The Elements, in Handbook of Chemistry and Physics. CRC press. ISBN 978-0-8493-0485-9.
  21. ↑ Greenwood, p. 1251
  22. ↑ Shea, William R. (1983) Otto Hahn and the rise of nuclear physics, Springer, p. 213, 90-277-1584-X.
  23. ↑ von Grosse, Aristid. (1928). "Das Element 91; seine Eigenschaften und seine Gewinnung". Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. 61 (1) 233–245. doi:10.1002/cber.19280610137.
  24. ↑ (1934). "Die technische Gewinnung des Protactiniums". Angewandte Chemie. 47 (37) 650–653. doi:10.1002/ange.19340473706.
  25. ↑ (1934). "Metallic Element 91". Journal of the American Chemical Society. 56 (10) 2200–2201. doi:10.1021/ja01325a508.
  26. ↑ 26.0 26.1 (2006). "The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements". Springer. ISBN 978-1-4020-3555-5. doi:10.1007/978-94-007-0211-0.
  27. ↑ Periodic Table of Elements: Protactinium. లాస్ అలమోస్ నేషనల్ లాబొరేటరీ.
  28. ↑ 28.0 28.1 (29 May 2025). "Discovery of the α-emitting isotope 210Pa". Nature Communications. 16 (1) 5003. doi:10.1038/s41467-025-60047-2.
  29. ↑ 29.0 29.1 (15 August 1939). The Fission of Protactinium (Element 91). Physical Review. 56 (4) 382. doi:10.1103/PhysRev.56.382.
  30. ↑ (August 2002). "The Pa-233 Fission Cross Section". Journal of Nuclear Science and Technology. 39 (sup2) 210–213. doi:10.1080/00223131.2002.10875076.
  31. ↑ 31.0 31.1 31.2 31.3 Protactinium ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ, Argonne National Laboratory, Human Health Fact Sheet, August 2005
  32. ↑ 32.0 32.1 32.2 Articles "Protactinium" and "Protactinium-231 – thorium-230 dating" in Encyclopædia Britannica, 15th edition, 1995, p. 737
  33. ↑ (1934). "The Isolation of 0.1 Gram of the Oxide of Element 91 (Protactinium)". Journal of the American Chemical Society. 56 (10) 2200. doi:10.1021/ja01325a507.
  34. ↑ Cornelis, Rita (2005) Handbook of elemental speciation II: species in the environment, food, medicine & occupational health, Vol. 2, John Wiley and Sons, pp. 520–521, 0-470-85598-3.
  35. ↑ 35.0 35.1 Groult, Henri (2005) Fluorinated materials for energy conversion, Elsevier, pp. 562–565, 0-08-044472-5.
  36. ↑ Hébert, Alain. (July 2009). Applied Reactor Physics. 265. Presses inter Polytechnique. ISBN 978-2-553-01436-9.
  37. ↑ 37.0 37.1 37.2 (1965). "On the thermal expansion of protactinium metal". Acta Crystallographica. 18 (4) 815–817. doi:10.1107/S0365110X65001871.
  38. ↑ 38.0 38.1 Fowler, R. D.. (1965). "Superconductivity of Protactinium". ఫిజికల్ రివ్యూ లెటర్స్. 15 (22) 860. doi:10.1103/PhysRevLett.15.860.
  39. ↑ 39.00 39.01 39.02 39.03 39.04 39.05 39.06 39.07 39.08 39.09 39.10 39.11 39.12 39.13 39.14 39.15 39.16 (1954). The Preparation of Some Protactinium Compounds and the Metal. Journal of the American Chemical Society. 76 (23) 5935. doi:10.1021/ja01652a011.
  40. ↑ Seitz, Frederick and Turnbull, David (1964) Solid state physics: advances in research and applications, Academic Press, pp. 289–291, 0-12-607716-9.
  41. ↑ Young, David A. (1991) Phase diagrams of the elements, University of California Press, p. 222, 0-520-07483-1.
  42. ↑ Buschow, K. H. J. (2005) Concise encyclopedia of magnetic and superconducting materials, Elsevier, pp. 129–130, 0-08-044586-1.
  43. ↑ (1971). "Magnetic Properties of Protactinium Tetrachloride". జర్నల్ ఆఫ్ కెమికల్ ఫిజిక్స్. 55 (6) 2993–2997. doi:10.1063/1.1676528.
  44. ↑ Greenwood, p. 1265
  45. ↑ (2024). "Stability of the Protactinium(V) Mono-Oxo Cation Probed by First-Principle Calculations". Chemistry – A European Journal. 30 (15). doi:10.1002/chem.202304068.
  46. ↑ 46.0 46.1 (1966). "Synthesis and X-Ray Properties of Alkali Fluoride-Protactinium Pentafluoride Complexes". Inorganic Chemistry. 5 (4) 659. doi:10.1021/ic50038a034.
  47. ↑ (2009). "Complex formation between protactinium(V) and sulfate ions at 10 and 60°C". Inorganica Chimica Acta. 362 (9) 3253–3258. doi:10.1016/j.ica.2009.02.033.
  48. ↑ (2017). "ACS Symposium Series". 1263. American Chemical Society. ISBN 978-0-8412-3255-6. doi:10.1021/bk-2017-1263.ch009.
  49. ↑ Brown D.. (1973). "Structural parameters and unit cell dimensions for the tetragonal actinide tetrachlorides(Th, Pa, U, and Np) and tetrabromides (Th and Pa)". Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions. (6) 686–691. doi:10.1039/DT9730000686.
  50. ↑ (1990). "Electronic structures of thorium and protactinium halide clusters of [ThX8]4− type". Journal of the Less Common Metals. 158 105–116. doi:10.1016/0022-5088(90)90436-N.
  51. ↑ 51.0 51.1 51.2 51.3 51.4 (1968). "Crystal Structures of some Protactinium Bromides". Nature. 217 (5130) 737. doi:10.1038/217737a0.
  52. ↑ 52.0 52.1 (1967). "The crystal structure of protactinium pentachloride". Acta Crystallographica. 22 (1) 85–89. doi:10.1107/S0365110X67000155.
  53. ↑ 53.0 53.1 (1969). "The crystal structure of β-protactinium pentabromide". Acta Crystallographica B. 25 (2) 178. doi:10.1107/S0567740869007357.
  54. ↑ 54.0 54.1 54.2 (2004). "Chemistry of tetravalent actinide phosphates—Part I". Journal of Solid State Chemistry. 177 (12) 4743. doi:10.1016/j.jssc.2004.08.009.
  55. ↑ 55.0 55.1 (1974). "Bis(π-cyclooctatetraene) protactinium". Inorganic Chemistry. 13 (6) 1307. doi:10.1021/ic50136a011.
  56. ↑ Greenwood, p. 1268
  57. ↑ 57.0 57.1 (1950). "The tetravalent and pentavalent states of protactinium". Journal of the American Chemical Society. 72 (12) 5791. doi:10.1021/ja01168a547.
  58. ↑ Greenwood, p. 1269
  59. ↑ (1971). "Double oxides containing niobium, tantalum or protactinium. IV. Further systems involving alkali metals". Acta Crystallographica B. 27 (4) 731. doi:10.1107/S056774087100284X.
  60. ↑ (1967). "Double oxides containing niobium, tantalum, or protactinium. III. Systems involving the rare earths". Acta Crystallographica. 23 (5) 740. doi:10.1107/S0365110X67003639.
  61. ↑ 61.0 61.1 61.2 (2008). "Preparation of 231Pa targets". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. 590 (1–3) 122. doi:10.1016/j.nima.2008.02.084.
  62. ↑ Stein, Lawrence. (1964). "Protactinium Fluorides". Inorganic Chemistry. 3 (7) 995–998. doi:10.1021/ic50017a016.
  63. ↑ Greenwood, p. 1270
  64. ↑ (1967). "The crystal structure of protactinium pentachloride". Acta Crystallographica. 22 (1) 85–89. doi:10.1107/S0365110X67000155.
  65. ↑ 65.0 65.1 65.2 Greenwood, p. 1271
  66. ↑ Greenwood, p. 1275
  67. ↑ Greenwood, p. 1277
  68. ↑ Greenwood, pp. 1278–1279
  69. ↑ Seifritz, Walter (1984) Nukleare Sprengkörper – Bedrohung oder Energieversorgung für die Menschheit, Thiemig-Verlag, 3-521-06143-4.
  70. ↑ Ganesan, S.. (1999). A Re-calculation of Criticality Property of 231Pa Using New Nuclear Data. Current Science. 77 (5) 667–677.
  71. ↑ McManus, J. F.. (2004). Collapse and rapid resumption of Atlantic meridional circulation linked to deglacial climate changes. Nature. 428 (6985) 834–837. doi:10.1038/nature02494.
  72. ↑ (1998). "Uranium-thorium-protactinium dating systematics". Geochimica et Cosmochimica Acta. 62 (21–22) 3437. doi:10.1016/S0016-7037(98)00255-5.
  73. ↑ Palshin, E.S.. (1968). "Analytical chemistry of protactinium". Nauka.

గ్రంథ పట్టిక

బయటి లింకులు

protactinium

మూలం: ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Protactinium” వ్యాసానికి అనువాదం. మూల వ్యాసం: https://en.wikipedia.org/wiki/Protactinium ఈ అనువాదం స్వయంచాలకంగా రూపొందించబడింది.

Retrieved from "https://ltrc.sciwiki.in/index.php?title=ప్రోటాక్టినియం&oldid=905"