Isotop protaktinium

Protaktinium (91Pa) tidak memiliki satu pun isotop stabil. Tiga isotop alaminya memungkinkan pemberian nilai bobot atom standar pada protaktinium.

Tiga puluh radioisotop protaktinium telah dikarakterisasi, dengan yang paling stabil adalah 231Pa dengan waktu paruh 32.760 tahun, 233Pa dengan waktu paruh 26,967 hari, dan 230Pa dengan waktu paruh 17,4 hari. Semua isotop radioaktif yang tersisa memiliki waktu paruh kurang dari 1,6 hari, dan sebagian besar memiliki waktu paruh kurang dari 1,8 detik. Unsur ini juga memiliki lima status meta, 217mPa (t1/2 = 1,15 milidetik), 220m1Pa (t1/2 = 308 nanodetik), 220m2Pa (t1/2 = 69 nanodetik), 229mPa (t1/2 = 420 nanodetik), dan 234mPa (t1/2 = 1,17 menit).

Tiga isotop alami protaktinium adalah 231Pa (terjadi sebagai produk peluruhan antara 235U), 234Pa dan 234mPa (keduanya terjadi sebagai produk peluruhan antara 238U). 231Pa membentuk hampir semua protaktinium alami.

Mode peluruhan utama untuk isotop Pa yang lebih ringan dari (dan termasuk) isotop paling stabil 231Pa adalah peluruhan alfa, kecuali untuk 228Pa hingga 230Pa, yang meluruh terutama dengan penangkapan elektron menjadi isotop torium. Mode peluruhan utama untuk isotop yang lebih berat adalah peluruhan beta minus (β−). Produk peluruhan utama 231Pa dan isotop protaktinium yang lebih ringan dari dan termasuk 227Pa adalah isotop aktinium dan produk peluruhan utama untuk isotop protaktinium yang lebih berat adalah isotop uranium.

Daftar isotop 

|-
| 211Pa
|
| style="text-align:right" | 91
| style="text-align:right" | 120
| 
| 3,8(+4,6−1,4) mdtk
| α
| 207Ac
| 9/2−#
|
|
|-
| 212Pa
|
| style="text-align:right" | 91
| style="text-align:right" | 121
| 212,02320(8)
| 8(5) mdtk[5,1(+61−19) mdtk]
| α
| 208Ac
| 7+#
|
|
|-
| 213Pa
|
| style="text-align:right" | 91
| style="text-align:right" | 122
| 213,02111(8)
| 7(3) mdtk[5,3(+40−16) mdtk]
| α
| 209Ac
| 9/2−#
|
|
|-
| 214Pa
|
| style="text-align:right" | 91
| style="text-align:right" | 123
| 214,02092(8)
| 17(3) mdtk
| α
| 210Ac
|
|
|
|-
| 215Pa
|
| style="text-align:right" | 91
| style="text-align:right" | 124
| 215,01919(9)
| 14(2) mdtk
| α
| 211Ac
| 9/2−#
|
|
|-
| rowspan=2|216Pa
| rowspan=2|
| rowspan=2 style="text-align:right" | 91
| rowspan=2 style="text-align:right" | 125
| rowspan=2|216,01911(8)
| rowspan=2|105(12) mdtk
| α (80%)
| 212Ac
| rowspan=2|
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| β+ (20%)
| 216Th
|-
| 217Pa
|
| style="text-align:right" | 91
| style="text-align:right" | 126
| 217,01832(6)
| 3,48(9) mdtk
| α
| 213Ac
| 9/2−#
|
|
|-
| rowspan=2 style="text-indent:1em" | 217mPa
| rowspan=2|
| rowspan=2 colspan="3" style="text-indent:2em" | 1860(7) keV
| rowspan=2|1,08(3) mdtk
| α
| 213Ac
| rowspan=2|29/2+#
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| IT (langka)
| 217Pa
|-
| 218Pa
|
| style="text-align:right" | 91
| style="text-align:right" | 127
| 218,020042(26)
| 0,113(1) mdtk
| α
| 214Ac
|
|
|
|-
| rowspan=2|219Pa
| rowspan=2|
| rowspan=2 style="text-align:right" | 91
| rowspan=2 style="text-align:right" | 128
| rowspan=2|219,01988(6)
| rowspan=2|53(10) mdtk
| α
| 215Ac
| rowspan=2|9/2−
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| β+ (5%)
| 219Th
|-
| 220Pa
|
| style="text-align:right" | 91
| style="text-align:right" | 129
| 220,02188(6)
| 780(160) ndtk
| α
| 216Ac
| 1−#
|
| 
|-
| style="text-indent:1em" | 220m1Pa
|
| colspan="3" style="text-indent:2em" | 34(26) keV
| 308(+250-99) ndtk
| α
| 216Ac
| 
|
|
|-
| style="text-indent:1em" | 220m2Pa
|
| colspan="3" style="text-indent:2em" | 297(65) keV
| 69(+330-30) ndtk
| α
| 216Ac
| 
|
|
|-
| 221Pa
|
| style="text-align:right" | 91
| style="text-align:right" | 130
| 221,02188(6)
| 4,9(8) μdtk
| α
| 217Ac
| 9/2−
|
|
|-
| 222Pa
|
| style="text-align:right" | 91
| style="text-align:right" | 131
| 222,02374(8)#
| 3,2(3) mdtk
| α
| 218Ac
|
|
|
|-
| rowspan=2|223Pa
| rowspan=2|
| rowspan=2 style="text-align:right" | 91
| rowspan=2 style="text-align:right" | 132
| rowspan=2|223,02396(8)
| rowspan=2|5,1(6) mdtk
| α
| 219Ac
| rowspan=2|
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| β+ (0,001%)
| 223Th
|-
| rowspan=2|224Pa
| rowspan=2|
| rowspan=2 style="text-align:right" | 91
| rowspan=2 style="text-align:right" | 133
| rowspan=2|224,025626(17)
| rowspan=2|844(19) mdtk
| α (99,9%)
| 220Ac
| rowspan=2|5−#
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| β+ (0,1%)
| 224Th
|-
| 225Pa
|
| style="text-align:right" | 91
| style="text-align:right" | 134
| 225,02613(8)
| 1,7(2) dtk
| α
| 221Ac
| 5/2−#
|
|
|-
| rowspan=2|226Pa
| rowspan=2|
| rowspan=2 style="text-align:right" | 91
| rowspan=2 style="text-align:right" | 135
| rowspan=2|226,027948(12)
| rowspan=2|1,8(2) mnt
| α (74%)
| 222Ac
| rowspan=2|
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| β+ (26%)
| 226Th
|-
| rowspan=2|227Pa
| rowspan=2|
| rowspan=2 style="text-align:right" | 91
| rowspan=2 style="text-align:right" | 136
| rowspan=2|227,028805(8)
| rowspan=2|38,3(3) mnt
| α (85%)
| 223Ac
| rowspan=2|(5/2−)
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| EC (15%)
| 227Th
|-
| rowspan=2|228Pa
| rowspan=2|
| rowspan=2 style="text-align:right" | 91
| rowspan=2 style="text-align:right" | 137
| rowspan=2|228,031051(5)
| rowspan=2|22(1) jam
| β+ (98,15%)
| 228Th
| rowspan=2|3+
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| α (1,85%)
| 224Ac
|-
| rowspan=2|229Pa
| rowspan=2|
| rowspan=2 style="text-align:right" | 91
| rowspan=2 style="text-align:right" | 138
| rowspan=2|229,0320968(30)
| rowspan=2|1,50(5) hri
| EC (99,52%)
| 229Th
| rowspan=2|(5/2+)
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| α (0,48%)
| 225Ac
|-
| style="text-indent:1em" | 229mPa
|
| colspan="3" style="text-indent:2em" | 11,6(3) keV
| 420(30) ndtk
|
|
| 3/2−
|
|
|-
| rowspan=3|230Pa
| rowspan=3|
| rowspan=3 style="text-align:right" | 91
| rowspan=3 style="text-align:right" | 139
| rowspan=3|230,034541(4)
| rowspan=3|17,4(5) hri
| β+ (91,6%)
| 230Th
| rowspan=3|(2−)
| rowspan=3|
| rowspan=3|
|-
| β− (8,4%)
| 230U
|-
| α (0,00319%)
| 226Ac
|-
| rowspan=4|231Pa
| rowspan=4|Protoaktinium
| rowspan=4 style="text-align:right" | 91
| rowspan=4 style="text-align:right" | 140
| rowspan=4|231,0358840(24)
| rowspan=4|3,276(11) thn
| α
| 227Ac
| rowspan=4|3/2−
| rowspan=4|1,0000
| rowspan=4|
|-
| CD (1,34%)
| 207Tl24Ne
|-
| SF (3%)
| (beberapa)
|-
| CD (10−12%)
| 208Pb23F
|-
| rowspan=2|232Pa
| rowspan=2|
| rowspan=2 style="text-align:right" | 91
| rowspan=2 style="text-align:right" | 141
| rowspan=2|232,038592(8)
| rowspan=2|1,31(2) hri
| β−
| 232U
| rowspan=2|(2−)
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| EC (0,003%)
| 232Th
|-
| 233Pa
|
| style="text-align:right" | 91
| style="text-align:right" | 142
| 233,0402473(23)
| 26,975(13) hri
| β−
| 233U
| 3/2−
| Renik
|
|-
| rowspan=2|234Pa
| rowspan=2|Uranium Z
| rowspan=2 style="text-align:right" | 91
| rowspan=2 style="text-align:right" | 143
| rowspan=2|234,043308(5)
| rowspan=2|6,70(5) jam
| β−
| 234U
| rowspan=2|4+
| rowspan=2|Renik
| rowspan=2|
|-
| SF (3%)
| (beberapa)
|-
| rowspan=3 style="text-indent:1em" | 234mPa
| rowspan=3|Uranium X2Brevium
| rowspan=3 colspan="3" style="text-indent:2em" | 78(3) keV
| rowspan=3|1,17(3) mnt
| β− (99,83%)
| 234U
| rowspan=3|(0−)
| rowspan=3|Renik
| rowspan=3|
|-
| IT (0,16%)
| 234Pa
|-
| SF (10−10%)
| (beberapa)
|-
| 235Pa
|
| style="text-align:right" | 91
| style="text-align:right" | 144
| 235,04544(5)
| 24,44(11) mnt
| β−
| 235U
| (3/2−)
|
|
|-
| rowspan=2|236Pa
| rowspan=2|
| rowspan=2 style="text-align:right" | 91
| rowspan=2 style="text-align:right" | 145
| rowspan=2|236.04868(21)
| rowspan=2|9,1(1) mnt
| β−
| 236U
| rowspan=2|1(−)
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| β−, SF (6%)
| (beberapa)
|-
| 237Pa
|
| style="text-align:right" | 91
| style="text-align:right" | 146
| 237,05115(11)
| 8,7(2) mnt
| β−
| 237U
| (1/2+)
|
|
|-
| rowspan=2|238Pa
| rowspan=2|
| rowspan=2 style="text-align:right" | 91
| rowspan=2 style="text-align:right" | 147
| rowspan=2|238,05450(6)
| rowspan=2|2,27(9) mnt
| β−
| 238U
| rowspan=2|(3−)#
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| β−, SF (2,6%)
| (beberapa)
|-
| 239Pa
|
| style="text-align:right" | 91
| style="text-align:right" | 148
| 239,05726(21)#
| 1,8(5) jam
| β−
| 239U
| (3/2)(−#)
|
|
|-
| 240Pa
|
| style="text-align:right" | 91
| style="text-align:right" | 149
| 240,06098(32)#
| 2# mnt
| β−
| 240U
|
|
|

Aktinida vs produk fisi

Protaktinium-230
Protaktinium-230 memiliki 139 neutron dan waktu paruh 17,4 hari. Sebagian besar dari total waktu (92%), ia mengalami peluruhan beta plus menjadi 230Th, dengan cabang peluruhan beta minus minor (8%) yang mengarah ke 230U. Ia juga memiliki mode peluruhan alfa yang sangat langka (0,003%) yang mengarah ke 226Ac. Ia tidak ditemukan di alam karena waktu paruhnya yang pendek dan tidak ditemukan dalam rantai peluruhan 235U, 238U, atau 232Th. Ia memiliki massa 230,034541 u.

Protaktinium-230 menarik sebagai nenek moyang uranium-230, sebuah isotop yang telah dipertimbangkan untuk digunakan dalam terapi partikel alfa bertarget (targeted alpha-particle therapy, TAT). Ia dapat diproduksi melalui iradiasi proton atau deuteron thorium alami.

Protaktinium-231

Protaktinium-231 adalah isotop protaktinium yang berumur paling panjang, dengan waktu paruh 32.760 tahun. Di alam, ia ditemukan dalam jumlah kecil sebagai bagian dari deret aktinium, yang dimulai dengan isotop primordial uranium-235; konsentrasi kesetimbangan dalam bijih uranium adalah 46,55 231Pa per juta 235U. Dalam reaktor nuklir, ia adalah salah satu dari sedikit aktinida radioaktif berumur panjang yang dihasilkan sebagai produk sampingan dari siklus bahan bakar torium yang diproyeksikan, sebagai hasil dari reaksi (n,2n) di mana neutron cepat menghilangkan neutron dari 232Th atau 232U, dan dapat juga dihancurkan oleh penangkapan neutron, meskipun penampang untuk reaksi ini juga rendah.

Energi pengikatan: 1.759.860 keV
Energi peluruhan beta: −382 keV

Spin: 3/2−
Mode peluruhan: alfa menjadi 227Ac, juga lainnya

Kemungkinan nuklida induk: beta dari 231Th, EC dari 231U, alfa dari 235Np.

Protaktinium-233
Protaktinium-233 juga merupakan bagian dari siklus bahan bakar torium. Ia adalah produk peluruhan beta intermediat antara torium-233 (diproduksi dari torium-232 alami dengan penangkapan neutron) dan, uranium-233 (bahan bakar fisil dari siklus torium). Beberapa desain reaktor siklus torium mencoba melindungi 233Pa dari penangkapan neutron lebih lanjut yang menghasilkan 234Pa dan 234U, yang tidak berguna sebagai bahan bakar.

Protaktinium-234
Protaktinium-234 adalah anggota deret uranium dengan waktu paruh 6,70 jam. Isotop ini ditemukan oleh Otto Hahn pada tahun 1921.

Protaktinium-234m
Protaktinium-234m adalah anggota deret uranium dengan waktu paruh 1,17 menit. Isotop ini ditemukan pada tahun 1913 oleh Kazimierz Fajans dan Oswald Helmuth Göhring, yang menamainya brevium karena waktu paruhnya yang pendek. Sekitar 99,8% peluruhan 234Th menghasilkan isomer ini dan bukan keadaan dasar (t1/2 = 6,70 jam).

Referensi

 Massa isotop dari:

 Komposisi isotop dan massa atom standar dari:

 Data waktu paruh, spin, dan isomer dipilih dari sumber-sumber berikut.

Isotop protaktinium
Protaktinium
Protaktinium