Protaktinyum Elementi Nedir? Genel Özellikleri Nelerdir?

Protaktinyum elementi, bilinen en nadir ve en pahalı elementlerden bir tanesidir. Uranyum cevherinden elde edilir. Protaktinyum elementi radyoaktif bir element olmasının yanı sıra Aktinitler grubuna ait bir element olmasıyla da bilinmektedir. Protaktinyum doğada çok nadir bulunan bir element çeşididir ve bu sebeple de çok değerlidir. Aktinyumun bozunma zincirinde bulunması nedeniyle ismine Protaktinyum denir. Bu element kelime anlamı olarak Aktinyumun elementinin Atası olarak bilinmektedir.  Aynı zamana Toryum elementinin izotoplarının da bazı bozunma zincirlerinden elde edilebilmektedir. Protaktinyum kelime anlamı olarak Yunan diline ilk Aktinyum anlamına gelmektedir. Kimyasal bir elementtir. Uranyum elementinin cevherlerinde milyon adet Uranyum element tanesine karşılık 0.34 adet Protaktinyum oluşmaktadır.  Protaktinyum elementi ilk keşfedildiği dönemde bu elementin çok kısa yarı ömre sahip olacağı saptanmıştır. Bu sebeple Protaktinyum-234 (Brevium) adı verilmiştir. İlk keşfedilen element olup, izotopunun yarı ömrü 1.17 dakikadır. Protaktinyum elementi radyoaktif ve toksik bir element olması sebebiyle insan sağlığına zararlı bir element olarak bilinmektedir. Protaktinyum elementi havada oldukça yavaş kararırken nadiren parlak, gümüşe yakın ve yüksek radyoktiflik içeren bir metaldir.

Protaktinyum Elementinin Kimyasal Özellikleri ve Periyodik Tabloda Yeri Nedir?

Protaktinyum elementi’nin sahip olduğu kimyasal sembolü Pa olarak bilinmektedir. Atom numarası 91 ve atom numarası 231’dir. Protaktinyum elementinin periyodik tabloda yeri grup 3A ve dönem 7’sindeki element ve F blok içerisinde yer almaktadır. F blok elemanları, nadir radyoaktif maddeler içeren hareket serisi elemanlardır. Protaktinyum elementine ait erime noktası 1568 derece, kaynama noktası 4027 derece olarak bilinmektedir. Protaktinyum’a ait yoğunluk değeri ise 15,37gr/cm3’dür. Enerji başına elektron enerji seviyesi: 2,8,18,32,20,9,2 dir. Sahip olduğu atom yarıçapı ise 161 pm’dir. Protaktinyum elementinin oksidasyon seviyeleri +4 veya +5 şeklindedir. Bilinen diğer önemli özelliklerinden biri ise –271 derecenin altında Protaktinyum elementi süper iletken görevi görmektedir. Sahip olduğu kristal yapısı ile oda sıcaklığı seviyesinde tetragonaldir. Kristal kafes de denir. Protaktinyum elementi hava ile temas ettiğinde metalik bir parlaklık ile görünmektedir. Saf halde bulunan Protaktinyum elementi parlak, yoğun fakat soluk bir gümüş rengine sahiptir.

Protaktinyum elementi bilinen tüm izotopları da radyoaktiftir. Oluşturulan bileşik suda kolayca hidrolize edilir. Protaktinyum elementinin sahip olduğu ana izotopu 231 Pa’dır ve sahip olduğu elektron konfigrasyonu ise [Rn] 5f2 6d1 7s2 olarak bilinmektedir. Protaktinyum elementinin sahip olduğu değerlilik diğer bir adıyla varyans değeri 4,5 olarak bilinmektedir. Protaktinyum elementinin sahip olduğu elektronegatiflik değeri ise 1,5dir. Oluşturduğu birkaç bileşik ise renklidir. Halojen ve hidrojenlerle de tepkimeye girerek yeni bileşikler oluşturması mümkündür. Oluşturulan bileşikleri hidrolize olmalarının yanı sıra koloidler oluşturabilir ve bu sayede kompleks iyonlar oluşturarak çözünebilmektedir.  Protaktinyum elementinin sahip olduğu manyetiklik etkisi paramanyetik, termal iletkenlik seviyesi ise 0.47W/cmK olarak bilinmektedir.

Protaktinyum Elementinin Tarihçesi ve Keşfi

Protaktinyum elementinin keşfi ilk olarak 1913 senesinde Polonya asıllı kimyager Kasimir Fajans ve Alman asıllı kimyager Oswald Helmuth Göhring aracılığıyla Almanya’nın Karlsruhe şehrinde keşfedilmiştir. Fajans ve Göhring titizlikle yürüttükleri çalışmalar sonucunda Uranyum-238 izotopunun bozunma zincirleri sırasında yarılanma 234-234m izomerinin ömrü 1,17 dakikadır. Protaktinyum elementinin bilinen en uzun ömürlü izotopu ise Protaktinyum-231 izotopu olarak bilinmektedir. 1918’de, hem Haln hem de Lise M’de 231 izotop bulunduktan sonra, bu izotopun özellikleri nedeniyle element Pro olarak adlandırıldı. En yaygın izotopun yarı ömrü Pa-231 ve ömrü 32.500 yıldır. Protaktinyum elementinin beraberinde gelişen bazı önemli tarihsel gelişmeler aşağıda ki gibidir;

• Periyodik tabloyu sıralamak için çalışmalar yapan Rus bilim insanı Mendelyev, Uranyum ve Toryum arasında bir element bulunması gerektiğini öngörmüştür. 1871
• İngiliz Fizikçi Sir William Crookes, Uranyum cevherlerinde yeni bir radyoaktif madde keşfetmiştir. Fakat bu maddeye detaylı bir tanımlama yapamamıştır. UX-2 olarak adlandırılan bu maddenin 1913 yılında Pa-234m izomeri olduğu saptanmıştır. 1900
• Başarılı İngiliz kimyager Frederic Soddy ve İskoç asıllı kimyager Dr. John Arnold Cranston çalışmalarıyla Protaktinyum-231 izotopu keşfedilmiştir. Ve bu keşiflerine ait raporu Birinci Dünya Savaşı sonrasında ilan etme fırsatı bulmuşlardır. 1915-1918
• Alman nükleer kimyacı Aristid van Grosse eser miktarda Protaktinyum oksit elde etmiştir. Atom kütlesini de belirleyerek halojenleri hazırlamıştır. 1927
• Grosse, Protaktinyum elementi içerisindeki oksidi iyodür versiyonuna dönüştürerek oksitlerden izole etmiştir. Sonrasında filament üzerinde ayrıştırarak metal bir Protaktintum elementi elde etmiştir. 1934
• Uluslararası Temel ve Uygulamalı Kimya Birliği tarafından “Protaktinyum” ismi tanıtılarak periyodik tabloya eklenmiştir. 1949
• İngiliz Atom Enerjisi Kurumu’nda 125 gram protaktinyum elementi üretilmiştir. 125 gram olarak verilen bu miktar Protaktinyum elementine ait birçok kimyasal özelliğin belirlenmesine yardımcı olmuştur. 1960

Protaktinyum Elementinin Kullanım Alanları Nelerdir?

Protaktinyum elementinin kullanım alanları doğada var olan diğer elementlere nispeten çok daha seyrek rastlanması sebebiyle herhangi bir aktif kullanım alanı bulunmamaktadır. Gerek tehlikeli sayılabilecek radyoaktivite seviyesi gerekse çok ender bulunan bir element türü olması kullanım sıklığını maalesef minimum da tutmaktadır.  Protaktinyum elementi Alfa bozunmasına uğradığı takdirde 227 Aktinyum izotopuna dönüşebilmektedir. Bu sebeple Protaktinyum elementi endüstri, savunma sanayi, tıp gibi alanlarda diğer elementlerin aksine henüz kendine aktif bir yer edinememiştir. Protaktinyum elementi içeriğinde ki ağır toksik maddeler ve radyoaktiflik seviyesi sebebiyle insan doğasına zararlı bir element olarak bilinmektedir. Protaktinyum elementi ile laboratuvar ortamında çalışmalar ve deneyler gerçekleştirecek olan bireylerin yüksek disiplin ve titizlikle bu çalışmaları yürütmeleri önerilmektedir.