ПРОТАКТИНИЙ (от греч. protos -первый и актиний; лат. Protactinium) Pa, радиоактивный хим. элемент III гр. периодич. системы, ат. н. 91, ат. м. 231,0359; относится к актиноидам. Стабильных изотопов не имеет. Известно 20 изотопов с мае. ч. 216-218, 222-238. Наиб. долгоживущий изотоп-231Ра (Т1/2 3,28·104 лет. поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 2·10-26 м2), входит в радиоактивный ряд 235U. Конфигурация внеш. электронных оболочек атома 5s25p65d105f26s26p66d17s2, степени окисления +4 и +5 (наиб, устойчивая), редко +3; электроотрицательность по Полингу 1,14; атомный радиус 0,163 нм, ионные радиусы для Ра4+ 0,0944 нм, Ра5+ 0,090 нм.

Содержание протактиния в земной коре 1·10-10 % по массе, в урановых рудах-3·10-7 частей на 1 часть U.

Свойства. Протактиний-светло-серый металл. Существует в двух модификациях: ниже 1170°С устойчива a-форма с тетрагон. решеткой, а = 0,3925 нм, с = 0,3238 нм; выше 1170°С-форма с кубич. гранецентрированной решеткой, а = 0,381 нм, DH полиморфного перехода 6,7 кДж/моль. Т. пл. 1572°С, т. кип. 4487°С; плотн. 15,37 г/см3;   27,7 ДжДмоль·К);   552 кДж/моль;51,9 ДжДмоль·К).

Характеристики нек-рых соединений протактиния приведены в таблице. Кубич. модификацию оксида Pa(V) получают нагреванием при 500 °С гидроксида протактиния, осажденного водным NH3 из р-ров солей Pa(V). При нагр. в присут. BrF5 при 500 :С кубич. модификация Ра2О5 переходит в орторомби-ческую. Диоксид РаО2 получают восстановлением РаС15 до РаС14 (цинком с послед, гидролизом РаС14). Пента-хлорид РаС15 (т. пл. 306°С, т. кип. 420°С, —1154 кДж/моль), пентабромид РаВr5 (т. пл. 283°С, т. кип. 428°С,—878 кДж/моль) и пентаиодид PaL синтезируют взаимод. Ра2О5 соотв. с фосгеном при 550 °С либо смесью С12 с СС14 при 300-400°С, с А1Вr3 или АlI3, а пентафторид РаF5-р-цкей PaF4 с F2 при 100°С. Нагреванием в токе О2'РаНа15 (Hal = Cl, Br, F) при 300 °С получен РаОС13, при 350°С-РаОВr3, а при 160°С-Pa2OF8, к-рый также м. б. синтезирован при действии F2 или смеси HF и О2 на Ра2О5.

Оксисульфид РаОS получают действием смеси H2S и CS2 на РаС15 при 900 °С в присут. О2, н и т р и д PaN2 - восстановлением PaF4 металлич. Ва в графитовом тигле при 1400 °С в атмосфере N2 .

В водных р-рах стандартный электродный потенциал для пары Pa(V)/Pa(IV) 0,1 В, Pa(IV)/Pa(III) -1,8В, Ра(III)/Ра° -1,6 В,/Pa(IV) 0,1 В,/Ра° -1,35 В. При действии в водных р-рах на ион Ра5+ сильных восстановителей (амальгама Zn, Cr2+, Ti3+ и V2+) образуется неустойчивый ион Ра4+.

Получение. Изотоп 231Ра выделяют из уранового сырья с применением осадительных, экстракционных и ионообменных методов. Всего к 1988 выделено ок. 150 г протактиния. Он м. б. также получен при переработке ядерного топлива реакторов с торий-урановым циклом. 233Ра(T1/2 27,4 сут) образуется при облучении Th нейтронами в ядерных реакторах. Металлический протактиний получают восстановлением PaF4 парами Ва или Са при 1500°С.

Применение. 231 Ра -исходный нуклид для получения 232U, к-рый используют для изготовления атомных батарей. 233Ра (у-излучатель) применяют в научных исследованиях.

Протактиний высокотоксичен. ПДК 231Ра в открытых водоемах и воздухе рабочих помещений соотв. 12,2 и 5,6·10-7 Бк/л.

Протактиний открыли в 1918 О. Ган и Л. Майтнер в- Германии и независимо от них-Ф. Содди и Дж. Кранстон в Великобритании.