(лат. Protactinium), Pa, радиоактивный химический элемент, атомный номер 91, относится к актиноидам . Первый изотоп П. (точнее, ядерный изомер) - короткоживущий 234mPa (период полураспада T 1/21,18 мин ) был обнаружен в 1913 К. Фаянсом и немецким физиком О. Герингом в радиоактивном ряду урана - радия. В 1918 О. Ган совместно с Л. Майтнер и независимо от них Ф. Содди и английский химик Дж. Кранстон получили и долгоживущий изотоп 231Pa ( T 1/2 32 400 лет), относящийся к радиоактивному ряду актиноурана. В этом ряду П. - предшественник актиния (изотоп 227Ас образуется при a-распаде 231Pa), что и отражено в названии протактиний (от греч. protos - первый). Известны изотопы П. с массовыми числами 224-237 и ядерный изомер 234m Pa. Из них наиболее устойчив 231Pa с массой 231,0359. В природе как члены естественных радиоактивных рядов встречаются 231Pa и 234Pa (специальное название последнего уран-зет, символ UZ), а также 234m Pa (уран-икс-2, UX2).
П. - один из самых малораспространённых элементов, на его долю приходится около 1×10-10% массы земной коры.
О нахождении и миграции П. в биосфере известно очень мало. В морской воде концентрация 234Pa составляет около 1×10-19 г/л , в грунтах его значительно больше. Искусственный 233Pa интенсивно аккумулируется растениями и животными: его коэффициент накопления (т. е. отношение концентрации П. в организме к его концентрации во внешней среде) составляет у планктонной водоросли Coscinodiscus janischii 1 000 000, у донной Ulva rigida - 2000, у крабов и мидий (жабры) - 3000.
П. - блестящий светло-серый металл; существует в 2 модификациях: низкотемпературной тетрагональной, устойчивой до 1170 |С, и высокотемпературной кубической объёмноцентрированной с t пл 1560 |С, t kип 4280 |С (ориентировочно). Плотность металла 15,4 г/см 3 . Ниже 2 К становится сверхпроводником. Поверхность металла обычно покрыта плёнкой окисла PaO.
Конфигурация внешних электронов атома 5 f 2 6 d 17 s 2 . В соединениях П. проявляет степени окисления от +2 до +5 (наиболее типичны +5 и в меньшей мере +4). В степени окисления +5 атомы П. не содержат 5 f -электронов и по своему поведению похожи не на актиноиды, а на ниобий и тантал . В зависимости от условий окисления могут быть получены окислы PaO2, Pa6O14, Pa2O5, а также три фазы переменного состава. Окисел Pa2O5 можно сплавить с кислым сульфатом калия (проявляет основные свойства) и с окислами щелочных и щёлочноземельных элементов (кислотные свойства Pa2O5). Известны галогениды и оксигалогениды П., карбид PaC, гидрид PaH3 и др. В водных растворах ионы, содержащие Pa (V) или Pa (IV), склонны к гидролизу и полимеризации, их поведение часто невоспроизводимо, что очень затрудняет изучение элемента. Большой интерес к П. связан с возможным использованием тория для получения атомной энергии (при поглощении ядрами тория 232Th нейтронов образуется изотоп 233Th, который быстро распадается, давая b-радиоактивный 233Pa).
Лит.: Пальшин Е. С., Мясоедов Б. Ф., Давыдов А. В., Аналитическая химия протактиния, М., 1968; Формы элементов и радионуклидов в морской воде. М., 1974; Radioactivity in the marine environment, Wash., 1971.
С. С. Бердоносов.