Protactínio (Pa)

Principais propriedades

O protactínio é um metal prateado e brilhante, denso e maleável, que escurece lentamente ao contato com o ar. Em seus compostos predomina o estado de oxidação mais alto, embora também forme espécies com um elétron a menos, e a química em solução é notoriamente difícil: o elemento hidrolisa com facilidade e adere às paredes dos recipientes, o que complicou por décadas qualquer trabalho analítico com ele.

Abaixo de cerca de um kelvin e meio, o metal se torna supercondutor. Ocupa uma posição de transição na série dos actinídeos, entre o comportamento do tório, dominado por um único estado de oxidação, e a variedade química do urânio, e por isso é um caso de estudo valioso para entender como os elétrons mais internos participam das ligações nesses elementos.

Ocorrência na natureza

É um dos elementos naturais mais escassos da crosta terrestre. Não forma minérios próprios: aparece disperso em minerais de urânio, como a uraninita, porque um dos isótopos do urânio produz protactínio em sua cadeia de decaimento. A proporção é minúscula, da ordem de algumas partes por milhão em relação ao urânio presente na rocha.

Processo de obtenção

Todo o protactínio disponível vem da separação química dos resíduos gerados no beneficiamento de minério de urânio, tarefa executada em instalações licenciadas e com blindagem apropriada. O episódio mais conhecido ocorreu no Reino Unido, no início dos anos 1960, quando um trabalho de recuperação a partir de dezenas de toneladas de resíduos rendeu pouco mais de cem gramas do elemento, quantidade que abasteceu a pesquisa mundial por muito tempo.

Aplicações

Não existe aplicação industrial ou comercial do protactínio, e é improvável que venha a existir, dada sua raridade e sua radioatividade. O uso científico consolidado está na datação geológica: a razão entre o protactínio e um isótopo do tório em carbonatos marinhos e corais permite estimar idades em uma faixa de dezenas de milhares de anos, informação usada em estudos de circulação oceânica e de clima do passado.

Riscos e precauções

O protactínio é altamente radioativo e também quimicamente tóxico, com risco concentrado na inalação ou na ingestão de partículas, que se depositam preferencialmente nos ossos e no fígado. Seu manuseio é restrito a laboratórios autorizados, com contenção, monitoramento de contaminação e controle de dose dos trabalhadores. Qualquer atividade envolvendo o elemento depende de licenciamento, da ficha de informações de segurança, das normas dos órgãos reguladores de energia nuclear e da supervisão de profissionais habilitados.

História da descoberta

Em 1913, Kasimir Fajans e Oswald Göhring identificaram um isótopo de vida muito curta do elemento 91 e o chamaram de brévio, em alusão à sua fugacidade. Cinco anos depois, Otto Hahn e Lise Meitner isolaram e caracterizaram o isótopo de vida longa, feito alcançado de forma independente por Frederick Soddy e John Cranston na Grã-Bretanha. Como o isótopo estudado por Hahn e Meitner permitia trabalhar com o elemento de fato, prevaleceu o nome que eles propuseram. Mendeleev já havia previsto a existência de um elemento entre o tório e o urânio décadas antes.

Origem do nome

Do grego protos, primeiro, unido a actínio: o nome registra que o elemento antecede o actínio na cadeia de decaimento radioativo. A forma abreviada substituiu a denominação original protoactínio, considerada longa demais.

Isótopos relevantes

Todos os isótopos são radioativos; ²³¹Pa, com meia-vida de cerca de 33 mil anos, é o mais abundante na natureza.

Isótopos são átomos do mesmo elemento com quantidades diferentes de nêutrons. Eles compartilham o comportamento químico, mas diferem em massa e em estabilidade nuclear. Veja a definição no glossário.

Curiosidades

• É um dos elementos naturais mais caros do mundo, não por demanda, mas pela dificuldade extrema de separação.
• Mendeleev previu a existência de um elemento nessa posição da tabela periódica antes que houvesse qualquer indício experimental dele.
• O nome guarda uma relação de parentesco: ao decair, o protactínio se transforma justamente no actínio que dá nome à série dos actinídeos.