Protactínio Pa

Descoberta

Quando Dmitri Mendeleev organizou sua tabela periódica em 1871, deixou uma lacuna entre o tório e o urânio para um elemento que ninguém ainda tinha visto. O primeiro ocupante foi encontrado em 1913 por Kasimir Fajans e Oswald Göhring, em Karlsruhe. Estudando a cadeia de decaimento do urânio, identificaram um isótopo fugaz que desaparecia em cerca de um minuto (hoje conhecido como protactínio-234m) e o chamaram de “brévio”, do latim para breve.

Em 1917–1918, Otto Hahn e Lise Meitner, em Berlim, encontraram um isótopo de vida muito mais longa, o protactínio-231. Frederick Soddy e John Cranston, na Grã-Bretanha, chegaram ao mesmo resultado de forma independente mais ou menos na mesma época.

Preparar uma amostra pura levou décadas. Aristid von Grosse isolou o óxido em 1927 e o metal em 1934. No início da década de 1960, a Autoridade de Energia Atômica do Reino Unido processou cerca de 60 toneladas de resíduos do processamento de urânio para recuperar pouco mais de 100 gramas.

Origem do nome

Hahn e Meitner combinaram o grego protos (primeiro, antes) com actínio para formar “protoactínio”, porque o protactínio-231 decai por emissão alfa em actínio-227; ele é, na prática, o “pai” do actínio. Em 1949, a IUPAC tirou uma letra para facilitar a pronúncia, resultando em “protactínio”. O símbolo Pa é formado pelas duas primeiras letras.

Principais usos

• Pesquisa fundamental: quase todo o protactínio purificado vai para laboratórios. Situado onde a camada eletrônica 5f começa a ser preenchida, é um caso-teste importante para entender como a química dos actinídeos muda ao longo da série.
• Oceanografia e ciência do clima: o urânio dissolvido na água do mar produz protactínio-231 e tório-230 a uma taxa constante, mas os dois aderem de forma diferente às partículas que afundam. Medir sua razão em testemunhos de sedimentos permite reconstruir a intensidade da circulação profunda do Atlântico em climas do passado.
• Estudos de reatores de tório: no ciclo de combustível do tório, o tório-232 captura um nêutron e passa pelo protactínio-233 antes de se tornar urânio-233 físsil. Seu comportamento importa para o projeto de reatores de tório.

Isótopos

O protactínio não tem isótopos estáveis. O de vida mais longa, o protactínio-231, tem meia-vida de cerca de 32.800 anos e ocorre naturalmente como parte da série de decaimento do urânio-235. Combinado ao tório-230, pode datar sedimentos marinhos e corais de até algumas centenas de milhares de anos. O protactínio-233, com meia-vida de cerca de 27 dias, é o degrau crucial do ciclo de combustível do tório. O isótopo que Fajans detectou primeiro, o protactínio-234m, dura em média apenas cerca de 1,2 minuto antes de decair.

No dia a dia

É extremamente improvável que você algum dia encontre protactínio. Uma tonelada de minério de urânio contém bem menos de um grama dele, embora quantidades-traço estejam presentes em todo mineral de urânio e no solo em torno dessas jazidas. É um forte emissor alfa e quimicamente tóxico e, uma vez dentro do corpo, pode se alojar nos ossos, por isso os laboratórios só o manuseiam em caixas de luvas seladas.