نظائر البروتاكتينيوم

لا يمتلك البروتاكتينيوم ( 91 Pa) نظائر مستقرة . وبما أن 231 Pa موجود بكمية قابلة للاستخدام، ويشكل فعلياً كل العنصر، فإنه يحدد الوزن الذري القياسي.

تم تحديد ثلاثين نظيراً مشعاً من البروتاكتينيوم، تتراوح كثافتها بين 210 و 239 . أكثر النظائر استقراراً هي 231 بنصف عمر يبلغ 32700 سنة، و 233 بنصف عمر يبلغ 26975 يوماً، و 230 بنصف عمر يبلغ 17.4 يوماً. أما باقي النظائر المشعة ، فنصف عمرها أقل من 1.6 يوم، ومعظمها أقل من 1.8 ثانية. يحتوي هذا العنصر أيضًا على خمس حالات ميتا ، 217 ملي باسكال (t 1/2 1.15 مللي ثانية)، 220 ملي باسكال (t 1/2  = 308 نانو ثانية)، 220 ملي باسكال (t 1/2  = 69 نانو ثانية)، 229 ملي باسكال (t 1/2  = 420 نانو ثانية)، و 234 ملي باسكال (t 1/2  = 1.16 دقيقة).

النظائر الطبيعية الوحيدة هي 231 Pa و 233 Pa و 234 Pa و 234m Pa. ينتج الأول كناتج تحلل وسيط لليورانيوم 235 U ، والثاني كناتج تحلل وسيط للنيبتونيوم 237 (وهو نادر) ، والأخيران كناتج تحلل وسيط لليورانيوم 238 U. يهيمن 231 Pa فقط بسبب عمره الأطول.

يُعدّ التحلل الإشعاعي ألفا إلى نظائر الأكتينيوم ، باستثناء نظائر البروتاكتينيوم من 228 إلى 230 ، التي تتحلل بشكل أساسي عن طريق التقاط الإلكترون إلى نظائر الثوريوم ، النمطَ الرئيسي لتحلل هذه النظائر . أما النمط الرئيسي لتحلل النظائر الأثقل فهو التحلل الإشعاعي بيتا السالب (β− ) إلى نظائر اليورانيوم .

قائمة النظائر

النظير [ n 1 ]الاسم التاريخيZشمالالكتلة النظيرية ( دالتون ) [ 4 ] [ n2 ] [ n3 ]سنة الاكتشاف [ 5 ] [ 6 ]نصف العمر [ 1 ] [ n 4 ]نمط الاضمحلال [ 1 ] [ n 5 ]النظير الناتج [ n 6 ]الدوران والتكافؤ [ 1 ] [ n 7 ] [ n 4 ]الوفرة النظائرية
طاقة الإثارة
210 باسكال [ 7 ]9111920256.0 +1.5 −1.1  مللي ثانيةα206 فدان3+
211 باسكال91120211.023674(75)20206(3)  مللي ثانيةα207 فدان9/2−
212 باسكال91121212.023185(94)19975.8(19)  مللي ثانيةα208 فدان3+#
213 باسكال91122213.021100(61)19957.4(24)  مللي ثانيةα209 فدان9/2−
214 باسكال91123214.020891(87)199517(3)  مللي ثانيةα210 فدان7+#
215 باسكال91124215.019114(89)197914(2)  مللي ثانيةα211 فدان9/2−
216 باسكال91125216.019135(26)1971105(12)  مللي ثانيةα212 فدان5+#
217 باسكال91126217.018309(13)19683.8(2)  مللي ثانيةα213 فدان9/2−
217 متر باسكال1860(7)  كيلو إلكترون فولت19791.08(3)  مللي ثانيةα (73٪)213 فدان(23/2−)
تكنولوجيا المعلومات (27٪)217 باسكال
218 باسكال91127218.020021(19)1979108(5)  ميكروثانيةα214 فدان8-#
218 متر باسكال81(19)  كيلو إلكترون فولت2020150(50)  ميكروثانيةα214 فدان
219 باسكال91128219.019950(75)200556(9)  nsα215 فدان9/2−
220 باسكال91129220.021770(16)2005850(60)  nsα216 فدان1-#
220 ملي باسكال [ ن 8 ]26(23)  كيلو إلكترون فولت2018410(180)  nsα216 فدان
220 متر مربع باسكال290(50)  كيلو إلكترون فولت2018260(210)  nsα216 فدان
221 باسكال91130221.021873(64)19835.9(17)  ميكروثانيةα217 فدان9/2−
222 باسكال91131222.023687(93)19703.8(2)  مللي ثانيةα218 فدان1-#
223 باسكال91132223.023980(81)19705.3(3)  مللي ثانيةα219 فدان9/2−
224 باسكال91133224.0256173(81)1970844(19)  مللي ثانيةα220 أمبير(5−)
225 باسكال91134225.026148(88)19681.71(10)  ثانيةα221 فدان5/2−#
226 باسكال91135226.027948(12)19491.8(2)  دقيقةα (74٪)222 فدان1-#
β + (26٪)226
227 باسكال91136227.0288036(78)194838.3(3)  دقيقةα (85٪)223 فدان(5/2−)
المفوضية الأوروبية (15٪)227
228 باسكال91137228.0310508(47)194822(1)  حβ + (98.15%)2283+
α (1.85%)224 فدان
229 باسكال91138229.0320956(35)19491.55(4)  دالمفوضية الأوروبية (99.51%)2295/2+
α (0.49%)225 فدان
229 متر باسكال12.20(4)  كيلو إلكترون فولت1982420(30)  nsهو - هي229 باسكال3/2−
230 باسكال91139230.0345397(33)194817.4(5)  دβ + (92.2%)230 Th2-
β (7.8%)230 يو
α (0.0032%)226 فدان
231 باسكالبروتاكتينيوم [ ن 9 ]91140231.0358825(19)19183.265(20)×10 4  yα227 فدان3/2−1.0000 [ n 10 ]
CD (1.34×10 −9 %)207 Tl 24 Ne
SF (<3×10 −10 %)(متنوع)
CD (~10 −12 %) [ 8 ]208 Pb 23 F
232 باسكال91141232.0385902(82)19491.32(2)  دβ 232 يو(2−)
233 باسكال91142233.0402465(14)193826.975(13)  دβ 233 يو3/2−أثر [ رقم 11 ]
234 باسكالاليورانيوم Z91143234.0433056(44)19136.70(5)  ساعةβ 234 يو4+أثر [ رقم 12 ]
234 متر باسكاليورانيوم × 2 بريفيوم79(3)  كيلو إلكترون فولت19211.159(11)  دقيقةβ (99.84%)234 يو(0−)أثر [ رقم 12 ]
تكنولوجيا المعلومات (0.16%)234 باسكال
235 باسكال91144235.045399(15)195024.4(2)  دقيقةβ 235 يو3/2−
236 باسكال91145236.048668(15)19639.1(1)  دقيقةβ 236 يو1(−)
β ، SF (6×10 −8 %)(متنوع)
237 باسكال91146237.051023(14)19548.7(2)  دقيقةβ 237 يونصف+
238 باسكال91147238.054637(17)19682.28(9)  دقيقةβ 238 يو3-#
β ، SF (2.6×10 −6 %)(متنوع)
239 باسكال91148239.05726(21)#19951.8(5)  ساعةβ 239 يونصف رطل
رأس وتذييل هذا الجدول:
  1. ملي باسكالنظير نووي مثار. 
  2. () يتم إعطاء عدم اليقين (1 σ ) بشكل موجز بين قوسين بعد الأرقام الأخيرة المقابلة. 
  3. # الكتلة الذرية المميزة بـ # : القيمة وعدم اليقين مستمدان ليس من البيانات التجريبية البحتة، ولكن جزئيًا على الأقل من الاتجاهات من سطح الكتلة (TMS). 
  4. 1 2 # القيم المميزة بـ # ليست مستمدة بشكل كامل من البيانات التجريبية، ولكنها مستمدة جزئيًا على الأقل من اتجاهات النوى المجاورة (TNN). 
  5. أنماط التحلل:
    المفوضية الأوروبية:التقاط الإلكترون
    قرص مضغوط:اضمحلال التجمعات
    هو - هي:التحول المتماثل
    سان فرانسيسكو:الانشطار التلقائي
  6. رمز مائل غامق كعلامة ابنة منتج الابنة مستقر تقريبًا. 
  7. () قيمة الدوران - تشير إلى الدوران مع وسائط التعيين الضعيفة. 
  8. ترتيب الحالة الأرضية والمتماثل غير مؤكد.
  9. مصدر اسم العنصر.
  10. ناتج تحلل وسيطلليورانيوم 235
  11. ناتج تحلل وسيط لنظير النبتونيوم -237
  12. 1 2 ناتج تحلل وسيط لليورانيوم 238

الأكتينيدات ونواتج الانشطار

الأكتينيدات [ 9 ] عن طريق سلسلة التحلل نطاق نصف العمر ( أ )نواتج انشطار اليورانيوم 235 حسب العائد [ 10 ]
4 ن (الثوريوم)4 ن + 1 (النبتونيوم)4 ن + 2 (راديوم)4 ن + 3 (أكتينيوم)4.5–7%0.04–1.25%أقل من 0.001%
228 Ra4-6  أ155 يورو+
248 Bk [ 11 ]>  9  أ
244 سم241 Puƒ250 قدم مكعب227 Ac10-29  أ90 Sr85 كرونة113 م Cd+
232 Uƒ238 Puƒ243 سمƒ29–97  أ137 سيزيوم151 سم+121 متر قصدير
249 Cfƒ242 مترصباحًا141–351  أ

لا يوجد من نواتج الانشطار نصف عمر في نطاق 100 ألف  سنة إلى 210 ألف  سنة ...

241 صباحًا251 Cfƒ [ 12 ]430–900  أ
226 Ra247 كتاب1.3–1.6  ألف سنة
240 بو229246 سم243 صباحًا4.7–7.4  ألف سنة
245 سم250 سم8.3–8.5  ألف سنة
239 بوƒ24.1  ألف
230 Th231 باسكالرقم32-76  ألف سنة
236 Npƒ233 Uƒ234 يورقم150-250 ألف  سنة99 Tc126 Sn
248 سم242 بو327–375  ألف سنة79 Se
1.33  مليون135 سيزيوم
237 Npƒ1.61–6.5  مليون سنة93 زركونيوم107 Pd
236 يو247 سم15-24 مليون  سنة129 I
244 بو80  مليون

... ولا يتجاوز 15.7 مليون  سنة [ 13 ]

232 Th238 U235 Uƒ№0.7–14.1  مليار سنة

بروتاكتينيوم-230

يحتوي البروتاكتينيوم-230 على 139 نيوترونًا ونصف عمر يبلغ 17.4 يومًا. في معظم الأحيان (92%)، يخضع لتحلل بيتا الموجب إلى الثوريوم -230 ، مع فرع تحلل بيتا السالب أصغر (8%) يؤدي إلى اليورانيوم -230 . كما يمتلك نمط تحلل ألفا نادرًا جدًا (0.0032%) يؤدي إلى الأكتينيوم -226 . لا يوجد في الطبيعة لأن نصف عمره قصير، ولا يوجد في سلاسل تحلل اليورانيوم -235 أو اليورانيوم -238 أو الثوريوم -232 .

يُعدّ البروتاكتينيوم-230 ذا أهمية باعتباره سلفًا لليورانيوم-230، وهو نظيرٌ تمّ النظر في استخدامه في العلاج الإشعاعي الموجّه بجسيمات ألفا . ويمكن إنتاجه من خلال تشعيع الثوريوم الطبيعي بالبروتونات أو الديوتريوم . [ 14 ]

بروتاكتينيوم-231

يُعد البروتاكتينيوم-231 أطول نظائر البروتاكتينيوم عمراً، [ 15 ] حيث يبلغ عمر النصف له 32760 سنة. [ 16 ] [ 17 ] في الطبيعة، يوجد بكميات ضئيلة كجزء من سلسلة الأكتينيوم ، [ 17 ] [ 18 ] والتي تبدأ بالنظير البدائي اليورانيوم-235 ؛ [ 19 ] يبلغ تركيز التوازن في خام اليورانيوم 46.5 ذرة من 231 باسكال لكل مليون من 235 يورانيوم. في المفاعلات النووية ، يُعد اليورانيوم أحد الأكتينيدات المشعة القليلة طويلة العمر التي تنتج كمنتج ثانوي لدورة وقود الثوريوم المتوقعة ، [ 20 ] نتيجة لتفاعلات (ن،2ن) حيث يقوم نيوترون سريع بإزالة نيوترون من 232 ثوريوم أو 232 يورانيوم ، ويمكن أيضًا تدميره عن طريق التقاط النيوترونات ، على الرغم من أن المقطع العرضي لهذا التفاعل منخفض أيضًا.

محلول بروتاكتينيوم-231

طاقة الربط: 1759860  كيلو إلكترون فولت ، طاقة اضمحلال بيتا: -382  كيلو إلكترون فولت

اللف المغزلي: 3/2 - نمط الاضمحلال: ألفا إلى 227 أنكتيوم، بالإضافة إلى أنماط أخرى

النوى الأم المحتملة: بيتا من 231 Th، EC من 231ألفا من 235 Np.

بروتاكتينيوم-233

يُعد البروتاكتينيوم-233 جزءًا من دورة وقود الثوريوم. وهو ناتج وسيط لتحلل بيتا بين الثوريوم-233 (المُنتَج من الثوريوم-232 الطبيعي عن طريق التقاط النيوترونات) واليورانيوم-233 (الوقود الانشطاري لدورة الثوريوم). [ 21 ] تحاول بعض تصاميم مفاعلات دورة الثوريوم حماية البروتاكتينيوم -233 من المزيد من التقاط النيوترونات، مما يُنتج البروتاكتينيوم -234 واليورانيوم -234 ، وهما غير صالحين للاستخدام كوقود.

بروتاكتينيوم-234

البروتاكتينيوم-234 هو أحد عناصر سلسلة اليورانيوم ويبلغ عمر النصف له 6.70 ساعة. وقد اكتشفه أوتو هان في عام 1921. [ 22 ]

بروتاكتينيوم-234م

البروتاكتينيوم-234م هو أحد عناصر سلسلة اليورانيوم، ويبلغ عمر النصف له 1.17 دقيقة. اكتُشف عام 1913 على يد كازيميرز فايانز وأوزوالد هيلموت غورينغ ، اللذين أطلقا عليه اسم "بريفيوم" نظرًا لقصر عمر النصف له. [ 23 ] يُعتقد الآن أن جميع اضمحلالات الثوريوم -234 الأصلي تُنتج هذا المتماثل [ 24 ] ، وتُلاحَظ الحالة الأرضية نتيجةً لاضمحلال IT (غير المرئي). يمتلك البروتاكتينيوم-234م نفس كتلة البروتاكتينيوم-234 (نفس عدد البروتونات والنيوترونات)، والفرق بينهما يكمن فقط في اختلاف عمر النصف، حيث يتميز البروتاكتينيوم-234م بعمر نصف أقصر بشكل ملحوظ. تُعرف هذه الظاهرة باسم التماثل النووي . [ 25 ]

مراجع

  1. 1 2 3 4 كونديڤ، إف جي؛ وانغ، إم؛ هوانغ، دبليو جي؛ نعيمي، إس؛ أودي، جي. (2021). "تقييم NUBASE2020 للخواص النووية" (ملف PDF) . الفيزياء الصينية ج . 45 (3) 030001. doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
  2. "الأوزان الذرية القياسية: بروتاكتينيوم" . CIAAW . 2017.
  3. بروهاسكا، توماس؛ إيرجيهير، جوهانا؛ بينيفيلد، جاكلين؛ بوهلكه، جون ك.؛ تشيسون، ليزلي أ.؛ كوبلين، تايلر ب.؛ دينغ، تيبينغ؛ دان، فيليب جيه إتش؛ غرونينغ، مانفريد؛ هولدن، نورمان إي.؛ ماير، هارو إيه جيه (2022-05-04). "الأوزان الذرية القياسية للعناصر 2021 (تقرير فني من الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية)" . الكيمياء البحتة والتطبيقية . doi : 10.1515/pac-2019-0603 . ISSN 1365-3075 . 
  4. وانغ، مينغ؛ هوانغ، دبليو جيه؛ كونديڤ، إف جي؛ أودي، جي؛ نعيمي، إس. (2021). "تقييم الكتلة الذرية AME 2020 (الجزء الثاني). الجداول والرسوم البيانية والمراجع*". الفيزياء الصينية ج . 45 (3) 030003. doi : 10.1088/1674-1137/abddaf .
  5. مجموعة بيانات FRIB النووية. "مشروع اكتشاف النويدات، قاعدة بيانات النظائر" . doi : 10.11578/frib/2279152 .
  6. مجموعة بيانات FRIB النووية. "مشروع اكتشاف النوى، قاعدة بيانات النظائر" . doi : 10.11578/frib/2572219 .
  7. ^ تشانغ، م.م. وانغ، ج.ج. ما، ل.؛ غان، زغ. تشانغ، زي. هوانغ، MH. يانغ، غبطة. يانغ، CL؛ أندرييف، أن؛ يوان، سي إكس؛ تيان، YL. وانغ، نعم؛ وانغ، جي واي؛ تشيانغ، YH؛ وو، XL. شو، سي؛ تشاو، Z.؛ هوانغ، XY؛ لي، ZC. تشو، ه.؛ تشانغ، العاشر. شيه، G.؛ تشو، L.؛ قوان، F.؛ تشنغ، JH. الشمس، إل سي؛ لي، YJ. يانغ، الموارد البشرية؛ دوان، إل إم؛ لو، ZW. هوانغ، WX؛ صن، إل تي؛ يا.؛ شو، HS؛ نيو، واي إف؛ هو، إكس تي؛ رن، ZZ. تشو ، سان جرمان (29 مايو 2025). "اكتشاف النظير 210Pa المُشعّ لأشعة ألفا" . مجلة نيتشر كوميونيكيشنز . 16 (1): 5003. doi : 10.1038/s41467-025-60047-2 . ISSN 2041-1723 . PMC 12123024. PMID 40442068 .   
  8. بونيتي، ر.؛ غولييلميتي، أ. (2007). "النشاط الإشعاعي للعناقيد: نظرة عامة بعد عشرين عامًا" (ملف PDF) . التقارير الرومانية في الفيزياء . 59 : 301-310 . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 19 سبتمبر 2016.
  9. بالإضافة إلى الراديوم (العنصر 88). على الرغم من كونه من العناصر شبه الأكتينية، إلا أنه يسبق الأكتينيوم (89) مباشرةً، ويأتي بعد فجوة عدم استقرار ثلاثية العناصر بعد البولونيوم (84)، حيث لا توجد نظائر ذات عمر نصفي لا يقل عن أربع سنوات (أطول نظير عمري في هذه الفجوة هو الرادون-222 بعمر نصفي أقل من أربعة أيام ). لذا، فإن أطول نظائر الراديوم عمرًا، والذي يبلغ 1600 عام، يستحق إدراجه هنا.
  10. على وجه التحديد من الانشطار النيوتروني الحراري لليورانيوم-235، على سبيل المثال في مفاعل نووي نموذجي .
  11. ميلستيد، ج.؛ فريدمان، أ.م.؛ ستيفنز، س.م. (1965). "عمر النصف ألفا للبركليوم-247؛ نظير جديد طويل العمر للبركليوم-248". الفيزياء النووية . 71 (2): 299. Bibcode : 1965NucPh..71..299M . doi : 10.1016/0029-5582(65)90719-4 .كشفت التحليلات النظائرية عن وجود نوع من النظائر ذات الكتلة 248 بوفرة ثابتة في ثلاث عينات تم تحليلها على مدى حوالي 10 أشهر. وقد عُزي ذلك إلى نظير من Bk 248 بنصف عمر يزيد عن 9 سنوات. لم يُرصد أي نمو لـ Cf 248 ، ويمكن تحديد الحد الأدنى لنصف عمر جسيمات بيتا السالبة بحوالي 10⁴ سنوات . لم يُرصد أي نشاط جسيمات ألفا يُعزى إلى النظير الجديد؛ ومن المرجح أن يكون نصف عمر جسيمات ألفا أكبر من 300 سنة.
  12. هذا هو أثقل نظير مشع بنصف عمر لا يقل عن أربع سنوات قبل " بحر عدم الاستقرار ".
  13. باستثناء تلك النوى " المستقرة كلاسيكيا " ذات فترات نصف العمر التي تتجاوز بكثير فترة نصف عمر 232 Th؛ على سبيل المثال، في حين أن 113m Cd له فترة نصف عمر تبلغ أربعة عشر عامًا فقط، فإن فترة نصف عمر 113 Cd تبلغ ثمانية كوادريليون عام.
  14. ماسترين، ت.؛ شتاين، ب.و.؛ باركر، ت.ج.؛ رادشينكو، ف.؛ كوبينغ، ر.؛ أوينز، أ.؛ واينت، ل.إ.؛ بروغ، م.؛ كوزيمور، س.أ.؛ نوريتر، ف.م.؛ بيرنباوم، إ.ر.؛ جون، ك.د.؛ فاسبندر، م.إ. (2018). " فصل البروتاكتينيوم باستخدام راتنجات كروماتوغرافية للاستخلاص قائمة على الكبريت" . الكيمياء التحليلية . 90 (11): 7012-7017 . Bibcode : 2018AnaCh..90.7012M . doi : 10.1021/acs.analchem.8b01380 . ISSN 0003-2700 . OSTI 1440455. PMID 29757620 .   
  15. "بروتاكتينيوم | مشع، تحلل، نظائر | بريتانيكا" . www.britannica.com . تاريخ الاسترجاع: 15-10-2025 .
  16. ^ "Eigenschaften Protactinium 231 - Dasperiodensystem على الانترنت" . www.periodensystem-online.de (باللغة الألمانية) . تم الاسترجاع 2025/10/15 .
  17. 1 2 "بروتاكتينيوم | مشع، تحلل، نظائر | بريتانيكا" . www.britannica.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15-10-2025 .
  18. "بروتاكتينيوم" . www.chemie.de (بالألمانية) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15-10-2025 .
  19. "عنصر الأكتينويد | الخصائص الكيميائية والاستخدامات | بريتانيكا" . www.britannica.com . تاريخ الاسترجاع: 15 أكتوبر 2025 .
  20. "استخدام الثوريوم في دورة الوقود النووي" (ملف PDF) . المنتدى الدولي للجيل الرابع. 22 ديسمبر 2010.
  21. "بروتاكتينيوم | مشع، تحلل، نظائر | بريتانيكا" . www.britannica.com . تاريخ الاسترجاع: 15-10-2025 .
  22. فراي، سي.، وثونيسن، إم. "اكتشاف نظائر الأكتينيوم والثوريوم والبروتاكتينيوم واليورانيوم". 14 يناير 2012. تاريخ الوصول: 20 مايو 2018. https://people.nscl.msu.edu/~thoennes/2009/ac-th-pa-u-adndt.pdf
  23. "صحيفة حقائق صحة الإنسان - بروتاكتينيوم" (ملف PDF) . مختبر أرغون الوطني (ANL). نوفمبر 2001. تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 أكتوبر 2023 .
  24. تحليل ENSDF متاح في المركز الوطني لبيانات الطاقة النووية . "قاعدة بيانات NuDat 3.0" . مختبر بروكهافن الوطني .
  25. "بروتاكتينيوم" . www.chemie.de (بالألمانية) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15-10-2025 .