Малопрактичный элемент – протактиний

Протактиний — это плотный, радиоактивный металл серебристо серого цвета с атомным номером 91 и атомной массой 231 а.е.м. Его концентрация в земной коре ничтожно мала, но в некоторых урановых месторождениях может достигать едва уловимых содержаний. Из-за редкости, высокой радиоактивности и токсичности протактиний в настоящее время не используется нигде, кроме научных исследований, и для этих целей его в основном извлекают из отработанного ядерного топлива.

Д.И. Менделеев ещё в 1871 году предсказал существование элемента, расположенного в нижней части таблицы между торием и ураном. В то время ряд актиноидов был неизвестен, поэтому Менделеев в своей таблице поместил уран под вольфрамом, а торий — под цирконием, оставив место под танталом для предсказанного им элемента, назвав его «эка-тантал». По расчётам учёного атомный вес нового элемента должен был быть около 235 со свойствами близкими к танталу (№73). Долгое время химики искали эка-тантал как элемент, обладающий химическими свойствами, схожими со свойствами тантала.

В 1913 году Казимир Фаянс и Освальд Гёринг, изучая урановые руды, обнаружили короткоживущий изотоп с периодом полураспада около одной минуты. Предположив, что это новый элемент, учёные назвали его «бревий» (от лат. brevis — «короткий»). Доказать, что бревий это менделеевский эка-тантал тогда не смогли, поэтому его стали называть «уран X₂». В 1918 году Отто Ган и Лиза Мейтнер в самом распространённом урановом минерале – настуране (UO₂ до U₃O₈) открыли долгоживущий изотоп элемента № 91 с периодом полураспада около 32 760 лет и атомной массой 231. 

Настуран – наиболее распространённый минерал урана (UO₂ до U₃O₈). Шахта 371, Саксония (Германия), 1960 г.

Мейтнер изменила название «бревий» на «протактиний», поскольку новый элемент был частью цепочки распада урана-235, который является родительским элементом для актиния («протос» в переводе с греческого означает первый, предшествующий). Международный союз теоретической и прикладной химии утвердил это название в 1949 году. Открытие протактиния заполнило один из последних пробелов в ранних версиях периодической таблицы.

В 1961 году Управление по атомной энергии Соединённого Королевства произвело 127 граммов протактиния-231 чистотой 99,9 %, переработав 60 тонн отходов в ходе 12-этапного процесса стоимостью около 500 000 долларов США. В течение многих лет это был единственный в мире значительный источник протактиния, который поставлялся в различные лаборатории для научных исследований.

Первичный протактиний, который был образован на ранних стадиях формирования Земли 4,5 миллиарда лет тому назад, уже давно распался, вымер. В настоящее время его единственным источником являются руды урановых месторождений, разведанных практически на всех континентах.  К 1988 году общее количество протактиния, выделенного из урановых руд в мире, составляло около 150 г.