Sejarah penemuan Protaktinium

Protaktinium (dahulu protoactinium ) adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Pa dan nomor atom 91. Protaktinium merupakan logam abu-abu keperakan padat yang mudah bereaksi dengan oksigen, uap air dan asam anorganik. Ini membentuk berbagai senyawa kimia dimana protaktinium biasanya ada dalam keadaan oksidasi +5, namun juga dapat mengasumsikan +4 dan bahkan dinyatakan dalam +3 atau +2. Konsentrasi rata-rata protaktinium di kerak bumi biasanya berdasarkan urutan beberapa bagian per triliun, namun dapat mencapai beberapa bagian per juta di beberapa deposit bijih uranin. Karena kelangkaannya, radioaktivitas tinggi dan toksisitas tinggi, saat ini tidak ada penggunaan protactinium di luar penelitian ilmiah, dan untuk tujuan ini, protaktinium sebagian besar diambil dari bahan bakar nuklir bekas.

Protaktinium pertama kali diidentifikasi pada tahun 1913 oleh Kasimir Fajans dan Oswald Helmuth Göhring dan dinamai brevium karena paruh pendek dari isotop khusus yang dipelajari, yaitu protactinium-234. Isotop yang lebih stabil ( 231 Pa) protaktinium ditemukan pada tahun 1917/18 oleh Otto Hahn dan Lise Meitner, dan mereka memilih nama proto-actinium, namun kemudian IUPAC menamainya dengan Protactinium pada tahun 1949 dan mengkonfirmasi Hahn dan Meitner sebagai penemunya. Nama baru ini berarti "orang tua dari aktinium" dan mencerminkan fakta bahwa aktinium adalah produk peluruhan radioaktif protaktinium. Perlu dicatat bahwa John Arnold Cranston (bekerja dengan Frederick Soddy dan Ada Hitchins) juga dikreditkan untuk menemukan isotop yang paling stabil pada tahun 1915 namun menunda pengumumannya karena dipanggil untuk bertugas di Perang Dunia Pertama.

Isotop protactinium yang terpanjang dan paling melimpah (hampir 100%), protactinium-231, memiliki masa paruh 32,760 tahun dan merupakan produk peluruhan uranium-235. Jumlah jejak yang jauh lebih kecil dari isomer protagonis nuklir berumur pendek yang muncul dalam rantai peluruhan uranium-238. Protactinium-233 dihasilkan dari pembusukan thorium -233 sebagai bagian dari rantai kejadian yang digunakan untuk menghasilkan uranium-233 dengan iradiasi neutron thorium-232. Ini adalah produk antara yang tidak diinginkan di reaktor nuklir berbasis thorium dan oleh karena itu dikeluarkan dari zona aktif reaktor selama proses pemuliaan. Analisis konsentrasi relatif berbagai isotop uranium, thorium dan protaktinium dalam air dan mineral digunakan dalam penanggalan radiometrik sedimen yang berumur hingga 175.000 tahun dan dalam pemodelan berbagai proses geologi.


Sejarah penemuan

Pada tahun 1871, Dmitri Mendeleev meramalkan adanya unsur antara thorium dan uranium. Kelompok elemen aktinida tidak diketahui pada saat itu. Oleh karena itu, uranium diposisikan di bawah tungsten pada kelompok VI, dan torium di bawah zirkonium pada kelompok IV, sehingga ruang di bawah tantalum pada kelompok V kosong dan sampai tahun 1950an, tabel periodik diterbitkan dengan struktur ini. Untuk waktu yang lama, ahli kimia mencari eka-tantalum sebagai unsur dengan sifat kimia serupa dengan tantalum, sehingga penemuan protaktinium hampir tidak mungkin. Analog Tantalum yang lebih berat kemudian ditemukan sebagai elemen transuranik dubnium .

Pada tahun 1900, William Crookes mengisolasi protaktinium sebagai bahan radioaktif yang sangat kuat dari uranium; Namun, ia tidak dapat mencirikannya sebagai unsur kimia baru dan dengan demikian menamainya uranium-X (UX). Crookes melarutkan uranium nitrat dalam eter, fase berair sisa mengandung sebagian besar dari  234 90 Th Dan 234 91 Pa. Metodenya masih digunakan pada tahun 1950 untuk mengisolasi 234 90 Th Dan 234 91 Pa Dari senyawa uranium. Protaktinium pertama kali diidentifikasi pada tahun 1913, ketika Kasimir Fajans dan Oswald Helmuth Göhring bertemu dengan isotop ²³⁴ Pa selama studi mereka tentang rantai peluruhan uranium-238 : 238 92 U → 234 90 Th → 234 91 Pa → 234 92 U. Mereka menamai unsur baru brevium (dari kata Latin, brevis , yang berarti singkat atau pendek) karena masa paruh pendeknya, 6,7 jam untuk 234 91 Pa.

Pada tahun 1917/18, dua kelompok ilmuwan, Otto Hahn dan Lise Meitner dari Jerman dan Frederick Soddy dan John Cranston dari Inggris Raya, secara independen menemukan isotop protactinium yang lain, 231 Pa memiliki masa paruh lebih lama sekitar 32.000 tahun. Dengan demikian nama brevium diubah menjadi protoactinium karena elemen baru adalah bagian dari rantai peluruhan uranium-235 sebelum aktinium (dari bahasa Yunani : πρῶτος = protos yang berarti pertama , sebelumnya ). Untuk memudahkan pengucapan, namanya disingkat menjadi protaktinium oleh IUPAC pada tahun 1949. Penemuan protactinium menyelesaikan salah satu kesenjangan terakhir pada versi awal tabel periodik, yang diajukan oleh Mendeleev pada tahun 1869, dan Dibawa untuk terkenal ilmuwan yang terlibat.

Aristid von Grosse menghasilkan 2 miligram Pa ₂ O ₅ pada tahun 1927, dan pada tahun 1934 protaktinium unsur terisolasi pertama dari 0,1 miligram Pa ₂ O ₅. Dia menggunakan dua prosedur yang berbeda: pertama, protaktinium oksida diiradiasi dengan 35 keV elektron dalam vakum. Dengan metode lain, yang disebut proses van Arkel-de Boer, oksida diubah secara kimia menjadi halida (klorida , bromida atau iodida) dan kemudian dikurangi dalam ruang hampa udara dengan filamen logam yang dipanaskan secara elektrik:

2 PaI ₅ → 2 Pa + 5 I ₂

Pada tahun 1961, Otoritas Energi Atom Inggris (UKAEA) menghasilkan 125 gram protactinium murni 99,9% dengan mengolah 60 ton bahan limbah dalam proses 12 tahap, dengan biaya sekitar 500.000 USD. Selama bertahun-tahun, ini adalah persediaan protaktinium yang signifikan di dunia, yang diberikan ke berbagai laboratorium untuk penelitian ilmiah. Oak Ridge National Laboratory di AS menyediakan protactinium dengan biaya sekitar 280 USD / gram. (Sumber: https://en.wikipedia.org/wiki/Protactinium)