第 91 號元素:鏷Pa · Protactinium

鏷ㄆㄨˊ(二聲)Protactinium

注音 ㄆㄨˊ(二聲)·音同「僕」

主要分類(決定顏色) · 金屬性:金屬

鏷(Protactinium):在自身放射光下拍攝的鏷-233 樣本(深色圓形區域)
在自身放射光下拍攝的鏷-233 樣本(深色圓形區域)照片:ENERGY.GOV · Public domain · Wikimedia Commons
原子序
91
元素符號
Pa
標準原子量
231.04± 0.01
週期
7
族
—
區塊
f 區

電子排布

[Rn]5f26d17s2

原子結構與電子殼層分布

  1. K n=12
  2. L n=28
  3. M n=318
  4. N n=432
  5. O n=520
  6. P n=69
  7. Q n=72

簡介

稀有且具強烈放射性的錒系元素,存在於鈾與釷的衰變鏈中。主要用於科學研究。

原子序 89–103,逐步填入 5f 軌域,全部具放射性。

資料附註

  • 本表未指定族:IUPAC 第 3 族工作小組 2021 年的臨時報告指出,第 3 族應為 Sc、Y、La、Ac 還是 Sc、Y、Lu、Lr,無法以客觀方式判定,屬於慣例選擇;本表採用報告提議的折衷方案 Sc、Y、Lu、Lr。

元素科學故事 · 鏷(Pa)

排在錒之前

已對照來源· 版本 2026-10-18

protos 字源與鏷-231 衰變為錒(CIAAW)、1871 年 Mendeleev 預言(LANL)、1913 年 Fajans 與 Göhring 研究鈾衰變鏈並命名 brevium、1918 年 Hahn 與 Meitner 及 Soddy 與 Cranston 各自發現鏷-231(CIAAW、Jefferson Lab、LANL)、半衰期約 32,000 年(LANL;CIAAW 為 3.25 × 10⁴ 年)、最稀有昂貴、地殼兆分之幾、英國原子能管理局 60 公噸廢料、12 道步驟、125 公克、約 50 萬美元、僅用於研究(LANL、Jefferson Lab),皆已對照 PubChem 收錄的 Los Alamos、Jefferson Lab、CIAAW 與 IUPAC IPTEI 原文。註:第一個同位素的半衰期 CIAAW 寫 6.7 小時、Jefferson Lab 寫約 1.17 分鐘(可能分指不同核態),本文未寫數值。

鏷的名字由希臘文 protos(第一)加上 actinium 組成,因為它最常見的同位素鏷-231 會放出 α 粒子,衰變成錒。

從 brevium 到 protactinium

1871 年,Mendeleev 預言釷和鈾之間還有一個元素。1913 年,Kasimir Fajans 與 O. H. Göhring 研究鈾的衰變鏈時,找到了鏷的第一個同位素;因為它的半衰期很短,他們取名為 brevium(短暫)。1918 年,德國的 Otto Hahn 與 Lise Meitner,以及英國的 Frederick Soddy 與 John Cranston,各自發現了半衰期約 3 萬 2 千年的鏷-231。

最稀有的天然元素之一

鏷是最稀有、最昂貴的天然元素之一,在地殼中的平均濃度只有兆分之幾。1959 到 1961 年間,英國原子能管理局從 60 公噸的廢料中,以 12 道步驟提煉出 125 公克純度 99.9% 的鏷,花費約 50 萬美元。由於稀少、放射性強又具有高毒性,鏷只用於基礎研究。

延伸思考從 60 公噸的廢料中只提煉出 125 公克的鏷。你能算出它在這些廢料中的濃度大約是多少嗎?

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參考來源

  1. PubChem Element: Protactinium(收錄 Los Alamos National Laboratory、Jefferson Lab 與 CIAAW 的元素資料)已查閱 2026-10-18