镤 Pa

发现历史

1871年，德米特里·门捷列夫编排元素周期表时，在钍和铀之间为一种尚无人见过的元素留下了空位。第一个填上这个位置的元素于 1913年 由卡尔斯鲁厄的卡齐米日·法扬斯和奥斯瓦尔德·格林发现。他们在研究铀的衰变链时，发现了一种大约一分钟内就消失的短命同位素（即今天所说的镤-234m），并根据拉丁语“短”的意思将其命名为“brevium”。

1917—1918年，柏林的奥托·哈恩和莉泽·迈特纳发现了寿命长得多的同位素镤-231。英国的弗雷德里克·索迪和约翰·克兰斯顿几乎同时独立得到了相同的结果。

制备纯样品花了几十年。阿里斯蒂德·冯·格罗塞于1927年分离出氧化物，1934年又分离出金属。20世纪60年代初，英国原子能管理局处理了大约60吨铀加工残渣，回收了略多于100克的镤。

名称由来

哈恩和迈特纳把希腊语 protos（最初的、在前的）与 actinium（锕）结合，造出“protoactinium”一词，因为镤-231经α衰变变成锕-227，实际上是锕的“母体”。1949年，IUPAC 为了便于发音删去一个字母，定名为“protactinium”。元素符号 Pa 取自前两个字母。中文名“镤”以金字旁表示金属，右侧的“菐”（pú）取自英文名首音节的读音。

主要用途

• 基础研究：几乎所有经过提纯的镤都用于实验室研究。它位于5f电子层开始填充的位置，是理解锕系元素化学性质如何沿系列变化的关键检验对象。
• 海洋学与气候科学：海水中溶解的铀以稳定的速率产生镤-231和钍-230，但两者附着在下沉颗粒上的程度不同。测量沉积物岩芯中两者的比值，研究人员就能重建过去气候中大西洋深层环流的强弱。
• 钍反应堆研究：在钍燃料循环中，钍-232俘获一个中子后，要经过镤-233才变成易裂变的铀-233。镤的行为对钍反应堆的设计至关重要。

同位素

镤没有稳定同位素。寿命最长的 镤-231 半衰期约为32,800年，作为铀-235衰变系的一部分天然存在。与钍-230配合，可以测定距今几十万年以内的海洋沉积物和珊瑚的年代。半衰期约27天的 镤-233 是钍燃料循环中至关重要的中间环节。法扬斯最早发现的镤-234m，平均只存在约1.2分钟就会衰变。

日常生活中

你几乎不可能接触到镤。一吨铀矿石所含的镤远不到一克，不过所有铀矿物以及矿床周围的土壤中都有微量存在。它是强α辐射体，化学毒性也很强，一旦进入人体可能沉积在骨骼中，因此实验室只在密封的手套箱内处理它。