프로트악티늄

요약 주기율표 제3족에 속하는 악티늄족 원소로, 원소기호는 Pa이며 1918년 독일의 한, 오스트리아의 마이트너 및 영국의 소디와 크랜스턴이 독립적으로 발견하였다.

주기율표(프로트악티늄)

원소기호	Pa
원자번호	91
화학계열	악티늄족
원자량	231.0359
전자배열	[Rn] 5f2 6d1 7s2
상태	고체
녹는점	1230℃
끓는점	1600℃
비중	15.37 (계산치)
융해열	12.34 kJ/mol
기화열	481kJ/mol
산화수	+2, +3, +4, +5 (약한 염기성 산화물)

91번 원소의 존재는 멘델레예프에 의해서 에 빠진 것으로서 이미 예언되어 있었는데, 1918년에 독일의 한, 오스트리아의 마이트너 및 영국의 소디와 크랜스턴에 의해서 각각 독립적으로 231인 수명이 긴 ( 3×10⁴년)로서 발견되어, 악티늄의 조상이라는 뜻에서 프로트악티늄이라고 명명되었다.

이보다 전인 1913년에 수명이 짧은 동위원소가 파얀스에 의해 발견되어 반감기가 짧아서 브레븀이라고 명명되었으나, 이것이 91번 원소라는 것은 알지 못하였다. 현재 질량수 225부터 235까지와 237의 동위원소가 확인되어 있으며, 어느 것이나 방사성이다.

존재

천연으로는 231, 234, 234m의 세 동위원소가 존재하며, 우라늄 광물 속에 함유되어 있다. 다음과 같이 토륨의 반응에 의해서 인공적으로 만들어지는 233은 추적자(追跡子:tracer)로 사용된다.

화학적으로는 구리의 타깃(target)에 부착시킨 산화물을 진공 속에서 35keV 정도의 전자로 충격을 가하는 방법과, 염화물 또는 브롬화물 등을 텅스텐 필라멘트에 부착시켜 고진공(高眞空) 하에서 가열하여 열분해에 의해서 얻는 방법이 사용된다. 또 플루오르화프로트악티늄(Ⅳ)을 금속바륨으로 환원시켜도 된다.

성질

²³¹Pa은 열중성자에 의해서 핵분열을 일으키므로 주목을 받고 있으나, 아직 실용화되지는 않았다. ²³³Pa은 원자로 속에서 토륨을 우라늄 233²³³U으로 전환시킬 때의 중간생성물로 핵연료 증식에 중요한 물질이다.

용도

회색 금속이며, 전성(展性)이 풍부하고 굳기는 우라늄과 같은 정도이다. 화학적 성질은 탄탈과 흡사하며, 공기 중에서는 상당히 안정하여 표면이 서서히 산화한다. 수소와 접하면 250℃에서 수소화물을 만든다. 또 요오드와 반응하여 휘발성 화합물을 만든다. 원자가는 ＋3, ＋4가이다.