Isotop protaktinium

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

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.

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. ^ ^{a b} # – 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. ^ ^{a b} Produk peluruhan antara dari ²³⁸U

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.^[9] 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.^[10]

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 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 adalah anggota deret uranium dengan waktu paruh 6,70 jam. Isotop ini ditemukan oleh Otto Hahn pada tahun 1921.^[11]

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.^[12] Sekitar 99,8% peluruhan ²³⁴Th menghasilkan isomer ini dan bukan keadaan dasar (t_1/2 = 6,70 jam).^[12]

• 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.