Chapitres
Le protactinium est un élément chimique qui porte le numéro 91 dans la classification périodique des éléments. 
| Informations générales | |
|---|---|
| Symbole | Pa |
| Numéro atomique | 91 |
| Famille | Actinide |
| Période | 7 |
| Bloc | f |
| Masse volumique | 15,37 g.cm-3 |
| Couleur | Argenté |
| Propriétés atomiques | |
| Masse atomique | 231 u |
| Rayon atomique | 163 pm |
| Configuration électronique | [Rn] 7s2 5f2 6d1 |
| Électrons par niveau d'énergie | 2 | 8 | 18 | 32 | 20 | 9 | 2 |
| Oxyde | Base faible |
| Propriétés physiques | |
| État ordinaire | solide |
| Point de fusion | 1572 °C |
| Point d'ébullition | 4026,85 °C |
Définitions
- Numéro atomique : Le numéro atomique d'un atome représente le nombre de protons de ce dernier
- Famille : L'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée) a regroupé en 10 familles les éléments chimiques qui présentent des propriétés physiques et chimiques semblables
- Groupe : Chaque groupe correspond aux éléments chimiques présents dans une même colonne du tableau périodique des éléments
- Période : Chaque période correspond aux éléments chimiques présents dans une même ligne du tableau périodique des éléments. Ils partagent également le même nombre de couches électroniques. On en compte 7 au maximum
- Bloc : Les éléments périodiques sont classés par bloc selon leurs propriétés et selon les couches électroniques jusqu’auxquelles elles sont remplies
- Dureté : La dureté d'un matériau représente la résistance qu'il oppose à la pénétration. On peut la mesurer selon plusieurs méthodes : la méthode par pénétration, la méthode par rayage ou encore la méthode par rebondissement
- Point de fusion : Le point de fusion correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique fond, passant ainsi de l'état solide à l'état liquide
- Point d'ébullition : Le point d'ébullition correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique bout, passant ainsi de l'état liquide à l'état gazeux
Rappel : La classification périodique des éléments, aussi appelée tableau de Mendeleïev, du nom de son créateur. C'est un chimiste russe qui en 1869 créa un tableau dont le but était de regrouper tous les éléments chimiques connus par points communs (groupes et familles par exemple). Il a souvent été ajusté et mis à jour depuis cette époque. Sa dernière révision date de 2016 par l'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée), une ONG suisse qui a pour but l'évolution de la physique-chimie. Le tableau périodique compte à ce jour 118 éléments. L’UICPA, l’Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée est une organisation non gouvernementale ayant son siège à Zurich, en Suisse. Créée en 1919, elle s’intéresse au progrès de la chimie, de la chimie physique et de la biochimie. Ses membres sont les différentes sociétés nationales de chimie et elle est membre du Conseil International pour la Science. L’UICPA est une autorité reconnue dans le développement des règles à adopter pour la nomenclature, les symboles et autres terminologie des éléments chimiques et leurs dérivé via son Comité Interdivisionnel de la Nomenclature et des Symboles. Ce comité fixe la nomenclature de l’UICPA.
Un peu d’histoire autour du protactinium
Étymologie
Le nom du protactinium se décompose en deux parties distinctes. Pour commencer, il vient "protos" qui signifie ancêtre et de actinium puisque sa désintégration radioactive donne cet élément.
Découverte de l'élément 91
Sa première identification date de 1913 par deux chimistes polonais, Kazimierz Fajans et Otto Göhring. Ils nomment alors cet élément nouvellement découvert brévium en référence au caractère bref de cet élément. Il s'agissait alors de protactinium 234. Cependant, le protactinium que l'on connait aujourd'hui provient de la découverte de deux chimistes, l'un allemand, Otto Hahn et l'autre autrichienne, Lise Meitner. Ils découvrent alors un isotope plus stable cette fois, le protactinium 231. Ils le nomment alors protoactinium. Il faudra attendre 1949 pour que l'IUPAC le nomme finalement protactinium.
Kazimierz Fajans
Présence à l’état naturel du protactinium
Le protactinium est très peu présent à la surface de la terre, en effet, son clarke est relativement bas. On compte environ 1 ppm de protactinium dans la croûte terrestre.
Le clarke d’un élément chimique définit sa présence moyenne dans la croûte terrestre . Il s’exprime sous la forme d’une fraction massique en pourcentage, ppm (partie par million), ou ppb (partie par milliard)
Il se trouve dans des gisements de minéraux uranifères, ce qui signifie qu'ils contiennent de l'uranium. C'est le cas par exemple de la pechblende. Effectivement, le protactinium se forme lors de la désintégration de l'uranium. Cette formation est très lente, ce qui fait du protactinium l'un des métaux naturels les plus chers.
Pechblende
La pechblende, également appelée uraninite, est une espèce minérale radioactive. Celle-ci est composée majoritairement d'uranium, elle est d'ailleurs considéré comme étant le principal minerai d'uranium. C'est dans ce minerai que Pierre et Marie Curie ont découvert la radioactivité en extrayant du radium de la pechblende. Le célèbre minerai exploité par Pierre et Marie Curie provenait du gisement de Jachymov en République Tchèque. Ce gisement, très célèbre, même le plus connu, est à ce jour épuisé. 
Propriétés physiques et chimiques de cet élément
Le protactinium est un métal qui fit partie de la famille des actinides.
On appelle actinide tout élément chimique dont le numéro atomique est compris entre 89 et 103.
Il est également radioactif et se dote de propriétés de supraconducteur.
La supraconductivité, ou supraconduction, correspond à un état de la matière dans lequel il y a absence totale de résistance électrique mais dans laquelle il y a expulsion du champ magnétique (on parle d’effet Meissner). On appelle ces matériaux des matériaux supraconducteurs
Les isotopes du protactinium
Des isotopes sont des atomes qui possèdent le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons
Le protactinium n'a aucun isotope stable, même parmi ceux présents à l'état naturel. On lui connait donc 29 radioisotopes et 3 isomères nucléaires.
Des isomères nucléaires sont des atomes qui partagent le même noyau mais dans états énergétiques différents. C’est à dire qu’ils comportent un spin et une énergie d’excitation spéciaux. Dans leur état d’énergie le plus bas, on dit qu’ils atteignent l’état fondamental
Le plus stable de ces isotopes est le protactinium 231, sa durée de demie-vie est de 32 760 années et l'isotope le plus instable est le protactinium 219 avec une durée de demie-vie de 53 ns. Tous les isotopes présents dans la nature, à savoir, le protactinium 231, le protactinium 234 et le protactinium 234m sont des produits de désintégration de l'uranium uniquement.
Les utilisations de l'élément 91
Le protactinium n'a pas beaucoup d'utilisations en dehors de celle de la recherche scientifique. Cependant, on utilise aussi cet élément dans la confection de la céramique des condensateurs. 
Dangers du protactinium radioactif
On ne peut pas considérer le protactinium comme un élément dangereux ou écotoxique du fait de sa faible présence dans la nature.
On dit d’un objet qu’il est écotoxique lorsqu’il est toxique pour l’environnement, c’est-à-dire polluant
Cependant cela reste un élément radioactif et sa manipulation demande des précautions. En effet, ce qui le rend le plus radiotoxique par ingestion sont les rayonnements alpha intense du protactinium 231.
La radioactivité alpha est un rayonnement provoqué par une désintégration alpha qui est une désintégration radioactive où un noyau atomique éjecte une particule alpha qui se transforme en un autre noyau dont le nombre de masse est diminué de 4 et le numéro atomique de 2 à cause de la particule alpha manquante qui est analogue au noyau d’hélium 4
Mais il n'y a pas à se méfier de cet élément qui est produit qu'en de très petites quantités.
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