Úvod
Protaktínium (Pa) je veľmi vzácny, vysoko rádioaktívny a toxický kovový prvok. Jeho protónové číslo je 91, čím sa v periodickej tabuľke radí do skupiny aktinoidov. V čistej forme ide o hustý, strieborno-biely lesklý kov, ktorý na vzduchu pomaly stráca lesk v dôsledku oxidácie. Všetky jeho izotopy sú nestabilné. V prírode ho môžeme nájsť iba v stopových množstvách v uránových rudách, napríklad v smolinci, kde vzniká ako medziprodukt pri rádioaktívnom rozpadu uránu. Získavame ho buď extrémne náročnou extrakciou z týchto rúd, alebo sa vyrába umelo v jadrových reaktoroch.
Vlastnosti
Protaktínium (Pa) je rádioaktívny kovový prvok zo série aktinoidov s atómovým číslom 91. Vyznačuje sa striebristo-bielym leskom, ktorý na vzduchu postupne matnie v dôsledku oxidácie. Patrí medzi husté kovy s vysokou teplotou topenia okolo 1572 °C a varu presahujúcou 4000 °C. Jeho najbežnejšou a najstabilnejšou kryštalickou štruktúrou je tetragonálna. Chemicky je reaktívny, ľahko reaguje s kyselinami, kyslíkom a vodnou parou. Najstabilnejším oxidačným stavom je +5, v ktorom tvorí väčšinu svojich zlúčenín. Pre svoju vysokú rádioaktivitu a toxicitu je mimoriadne nebezpečný.
Pôvod názvu
Názov prvku pochádza z gréckych slov „protos“, čo znamená „prvý“ alebo „pred“, a názvu prvku aktínium. Tento názov odráža jeho pozíciu v rádioaktívnom rozpade, keďže izotop protaktínium-231 sa rozpadá na aktínium-227. Protaktínium je teda v rozpadovom rade „rodičom“ alebo „predchodcom“ aktínia.
Objav
Existenciu prvku medzi tóriom a uránom predpovedal už Dmitrij Mendelejev. Prvý objav sa datuje do roku 1913, keď Kasimir Fajans a Oswald Göhring identifikovali krátkožijúci izotop 234m a pomenovali ho „brevium“. O definitívny objav stabilnejšieho izotopu 231 sa v rokoch 1917–1918 postarali nezávisle od seba dve skupiny vedcov: Lise Meitnerová s Ottom Hahnom v Nemecku a Frederick Soddy s Johnom Cranstonom vo Veľkej Británii. Názov protaktínium, odvodený od jeho úlohy ako „predchodca aktínia“ (rozpadá sa na aktínium-227), bol oficiálne prijatý IUPAC v roku 1949.
Výskyt v prírode
Protaktínium je jedným z najvzácnejších prirodzene sa vyskytujúcich prvkov na Zemi. Nachádza sa v stopových množstvách v uránových rudách, predovšetkým v uraninite (smolinci), ako produkt rozpadovej rady uránu-235. Jeho koncentrácia v rude je extrémne nízka, zvyčajne len zlomky gramu na tonu materiálu. Získavanie protaktínia je preto mimoriadne zložité, nákladné a realizuje sa ako vedľajší produkt pri spracovaní uránu pre jadrový priemysel. Na jeho izoláciu z komplexných zmesí sa využívajú sofistikované chemické postupy, ako sú solventná extrakcia a iónová chromatografia.
Využitie
Protaktínium nemá takmer žiadne komerčné využitie, pretože je extrémne vzácne, vysoko rádioaktívne a toxické. Jeho hlavný význam spočíva vo vedeckom výskume, najmä v geochémii a paleooceánografii. Izotop protaktínium-231, spolu s tóriom-230, sa používa na datovanie morských sedimentov a určovanie rýchlosti oceánskych procesov za posledných 175 000 rokov. V prírode sa vyskytuje v stopových množstvách v uránových rudách, ako je uraninit, kde vzniká ako produkt rádioaktívneho rozpadu uránu-235. Vďaka tomu sa v nepatrných koncentráciách nachádza v horninách, pôde a vode.
Zlúčeniny
Ľudia syntetizovali rôzne zlúčeniny protaktínia v laboratórnych podmienkach, predovšetkým na účely výskumu jeho chemických vlastností. Patria medzi ne oxidy, ako napríklad oxid protaktiničitý (PaO₂) a oxid protaktiničný (Pa₂O₅), a tiež halogenidy, napríklad fluorid protaktiničný (PaF₅) alebo chlorid protaktiničný (PaCl₅). Tieto látky sú zvyčajne pevné kryštalické zlúčeniny, no všetky sú rádioaktívne a nestabilné. V prírode sa protaktínium nevyskytuje vo forme samostatných minerálov. Namiesto toho existuje ako rozptýlený prvok v uránových rudách, zvyčajne v oxidačných stavoch +4 alebo +5, viazaný na kyslík.
Zaujímavosti
Protaktínium je jedným z najvzácnejších a najdrahších prirodzene sa vyskytujúcich prvkov na Zemi. Jeho koncentrácia v zemskej kôre je len niekoľko častíc na trilión. Získanie jedného gramu čistej látky je extrémne náročné a nákladné. Pri ochladení na teplotu pod 1,4 Kelvina (-271,75 °C) sa tento striebrosivý kov stáva supravodivým, čo znamená, že vedie elektrický prúd bez akéhokoľvek odporu. Je vysoko rádiotoxický; jeho najstabilnejší izotop Pa-231 emituje alfa častice a pri požití sa hromadí v kostiach a obličkách, kde predstavuje vážne zdravotné riziko.
