Protactinio Pa

Descubrimiento

Cuando Dmitri Mendeléiev ordenó su tabla periódica en 1871, dejó un hueco entre el torio y el uranio para un elemento que nadie había visto aún. El primer ocupante lo encontraron en 1913 Kasimir Fajans y Oswald Göhring en Karlsruhe. Al estudiar la cadena de desintegración del uranio, identificaron un isótopo fugaz que desaparecía en aproximadamente un minuto (hoy conocido como protactinio-234m) y lo llamaron «brevio», del latín «breve».

En 1917-1918 Otto Hahn y Lise Meitner encontraron en Berlín un isótopo de vida mucho más larga, el protactinio-231. Frederick Soddy y John Cranston llegaron al mismo resultado en Gran Bretaña, de forma independiente y casi al mismo tiempo.

Preparar una muestra pura llevó décadas. Aristid von Grosse aisló el óxido en 1927 y el metal en 1934. A principios de los años sesenta, la Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido procesó unas 60 toneladas de residuos del tratamiento del uranio para recuperar algo más de 100 gramos.

Origen del nombre

Hahn y Meitner combinaron el griego protos (primero, antes) con actinio para formar «protoactinio», porque el protactinio-231 se desintegra por emisión alfa en actinio-227; es, en la práctica, el «padre» del actinio. En 1949 la IUPAC suprimió una letra para que el nombre fuera más fácil de pronunciar, y quedó «protactinio». El símbolo Pa se forma con las dos primeras letras.

Usos principales

• Investigación fundamental: casi todo el protactinio purificado va a los laboratorios. Situado donde empieza a llenarse la capa electrónica 5f, es un caso de prueba clave para entender cómo cambia la química de los actínidos a lo largo de la serie.
• Oceanografía y ciencias del clima: el uranio disuelto en el agua de mar produce protactinio-231 y torio-230 a un ritmo constante, pero ambos se adhieren de forma distinta a las partículas que se hunden. Medir su proporción en testigos de sedimentos permite reconstruir con qué intensidad fluía la circulación profunda del Atlántico en climas pasados.
• Estudios de reactores de torio: en el ciclo del combustible de torio, el torio-232 captura un neutrón y pasa por el protactinio-233 antes de convertirse en uranio-233 fisible. Su comportamiento importa para el diseño de los reactores de torio.

Isótopos

El protactinio no tiene isótopos estables. El de vida más larga, el protactinio-231, tiene una semivida de unos 32.800 años y aparece de forma natural en la serie de desintegración del uranio-235. Emparejado con el torio-230, permite datar sedimentos marinos y corales de hasta unos cientos de miles de años. El protactinio-233, con una semivida de unos 27 días, es el peldaño crucial del ciclo del combustible de torio. El isótopo que detectó primero Fajans, el protactinio-234m, dura en promedio solo unos 1,2 minutos antes de desintegrarse.

En la vida cotidiana

Es extremadamente improbable que llegues a encontrarte con protactinio. Una tonelada de mena de uranio contiene bastante menos de un gramo, aunque hay trazas en todos los minerales de uranio y en el suelo que rodea esos yacimientos. Es un fuerte emisor alfa y químicamente tóxico, y una vez dentro del cuerpo puede alojarse en los huesos, por lo que los laboratorios solo lo manipulan en cajas de guantes selladas.