પ્રોટૅક્ટિનિયમ : આવર્ત કોષ્ટકના III ब સમૂહમાં આવેલ ઍક્ટિનાઇડ શ્રેણીનું વિકિરણધર્મી રાસાયણિક તત્વ. સંજ્ઞા Pa; પરમાણુક્રમાંક 91; પરમાણુભાર 231.0359. આ ધાતુ કુદરતમાં રેડિયમ કરતાં પણ અલ્પ પ્રમાણમાં પ્રાપ્ય છે. કુદરતી વિપુલતા 0.87 × 10–6 ppm. યુરેનિયમની સઘળી ખનિજોમાં તે હોય છે અને એક ટન ખનિજમાંથી આશરે 0.34 ગ્રા. Pa મળે છે. આ ઉપરાંત નાભિકીય ભઠ્ઠીઓ(nuclear reactors)માં તથા કણપ્રવેગકો(particle accelerators)માં તે કૃત્રિમ રીતે ઉત્પન્ન થાય છે. 1913માં ફાજાન્સ અને ગોરિંગે આ તત્વનો 234 ભારાંકવાળો સમસ્થાનિક (isotope) શોધ્યો હતો અને તેનું અર્ધઆયુષ્ય (halflife) બહુ ટૂંકું (1.175 મિનિટ) હોવાથી તેને બ્રેવિયમ નામ આપ્યું હતું. 1917માં જર્મનીના ઓટો હાન અને મીટનરે તથા ગ્રેટબ્રિટનના સોડી અને ક્રેન્સ્ટને એકબીજાથી સ્વતંત્ર રીતે Pa અલગ પાડ્યું હતું. અલ્પ પ્રમાણને કારણે કુદરતી સ્રોતોમાંથી ભાગ્યે જ 100 ગ્રા.થી વધુ 231Pa છૂટું પાડવામાં આવ્યું હશે. 1949 પહેલાં તે પ્રોટોઍક્ટિનિયમ તરીકે ઓળખાતું હતું; પરંતુ તે પછી નામ ફેરવીને પ્રોટૅક્ટિનિયમ કરવામાં આવ્યું છે.
અલગીકરણ : પ્રોટૅક્ટિનિયમના ક્ષારોનું તુરત જ જલવિભાજન થતું હોવાથી અલગીકરણ મુશ્કેલ છે. અલગીકરણ બે રીતે કરવામાં આવે છે :
(1) ઝર્કોનિયમ ફૉસ્ફેટને પ્રોટોઍક્ટિનિયમના વાહક (carrier) તરીકે ઉપયોગમાં લઈને યુરેનિયમમાંથી પ્રોટૅક્ટિનિયમ અલગ કરાય છે. ઉગ્ર ઍસિડિક દ્રાવણમાંથી ઝર્કોનિયમ અને પ્રોટૅક્ટિનિયમના ફૉસ્ફેટનું સહઅવક્ષેપન કરવામાં આવે છે. મિશ્ર અવક્ષેપમાંથી પ્રોટૅક્ટિનિયમનું અલગીકરણ ઝર્કોનિયમનું ઑક્સિક્લૉરાઇડ તરીકે અવક્ષેપન કરી કરવામાં આવે છે. ધાતુમય પ્રોટૅક્ટિનિયમ PaF4ના Ba કે Liની બાષ્પ વડે (1,300°થી 1,400° સે.) અપચયન દ્વારા મેળવવામાં આવે છે. જોકે હવે તે માટે વાન ઓર્કલ વિધિ વપરાય છે. તેમાં PaCનું I2 વડે PaI5 માં રૂપાંતર કરવામાં આવે છે. બાષ્પીય નીપજનું 1360° સે.થી વધુ ઊંચા તાપમાને ટંગસ્ટન ફિલામેન્ટ ઉપર વિઘટન કરવાથી ધાતુમય Pa મળે છે.
(2) થોરિયમ (230) ઉપર ન્યૂટ્રૉનનો મારો કરીને પણ પ્રોટૅક્ટિનિયમ મેળવી શકાય છે.
શુદ્ધીકરણ : પ્રોટૅક્ટિનિયમનું શુદ્ધીકરણ પેરૉક્સાઇડ તરીકે અવક્ષેપન કરીને અથવા તો આયનવિનિમય (ion exchange) પદ્ધતિથી કરવામાં આવે છે.
સમસ્થાનિકો : પ્રોટૅક્ટિનિયમ 224Paથી માંડી 237Pa સુધીના 14 સમસ્થાનિકો છે. તેમાં 224Paનો અર્ધઆયુષ્યકાળ 0.6 સેકન્ડ જ્યારે 237Paનો 39 મિનિટ છે. જ્યારે સૌથી વધુ સ્થાયી સમસ્થાનિક 231Paનું અર્ધ આયુ 3.25 × 104 વર્ષ છે.
ગુણધર્મો : પ્રોટૅક્ટિનિયમ ચાંદી જેવી ચળકતી, ટિપાઉ અને પ્રતન્ય તથા પ્રમાણમાં ઓછી સક્રિય ધાતુ છે. તેના કેટલાક ભૌતિક ગુણધર્મો નીચેની સારણીમાં દર્શાવ્યા છે.
પ્રોટૅક્ટિનિયમના ભૌતિક ગુણધર્મો
| પરમાણુક્રમાંક | 91 |
| પરમાણુભાર | 231.0359 |
| ઇલેક્ટ્રૉનીય સંરચના | (Rn)5f2 6d 7s2 |
| ઘનતા (20° સે.) (ગ્રા.સેમી.–3) | 15.37 |
| ગ.બિં. (°સે.) | 1,572 |
| ઉ.બિં. (°સે.) | (4,027) |
| ઉષ્માવાહકતા (25° સે.)
(W. સેમી.–1, K–1) |
(0.47) |
| વિદ્યુતવાહકતા (0° સે.)
(mW·સેમી.–1) |
17.7 |
| પ્રથમ આયનીકરણ વિભવ (eV) | 5.89 |
| સંયોજકતા | 4, 5 |
| કુદરતમાં વિપુલતા (ppm) | 0.87 10–6 |
| સ્ફટિક-સંરચના | કાયકેન્દ્રિત દ્વિસમલંબાક્ષ
(body-centered tetragonal) |
| એકમ કોષનાં પરિમાણ | a0 = 0.3931 ને.મી.
C0 = 0.3236 ને.મી. |
પ્રોટૅક્ટિનિયમ ગુણધર્મોમાં થોરિયમ સાથે સામ્ય ધરાવે છે. પણ ઍક્ટિનાઇડ શ્રેણીનાં પાછળનાં તત્વો સાથે તેના ગુણધર્મોમાં ઓછું સામ્ય જોવા મળે છે. રાસાયણિક રીતે પ્રોટૅક્ટિનિયમની વર્તણૂક જલીય દ્રાવણમાં ઍક્ટિનાઇડ તત્વો કરતાં ટેન્ટલમ અને નિયોબિયમને વધુ મળતી આવે છે. તેની ઉપચયન અવસ્થા +4 અને +5 જોવા મળે છે. સૌથી વધારે સ્થાયી સંયોજનો +5 ઉપચયન અવસ્થાવાળાં હોય છે. કેટલીક વાર ઉગ્ર અપચયનકર્તા પદાર્થો(દા.ત., Cr+2)ની હાજરીમાં +4 અવસ્થા પણ જોવા મળે છે.
Pa+4(5f1)ની ઇલેક્ટ્રૉન-સંરચના Ce+3(4f1) સાથે સામ્ય ધરાવે છે. તેથી બંને ધાતુઓના ગુણધર્મોમાં સમાનતા જોવા મળે છે. જલીય દ્રાવણમાં તેના ક્ષારોનું તરત જ જલવિભાજન થાય છે.
સંયોજનો : Pa2O5 પ્રોટૅક્ટિનિયમ પેન્ટૉક્સાઇડ : પ્રોટૅક્ટિનિયમનાં સંયોજનોને હવાની હાજરીમાં સળગાવવાથી પેન્ટૉક્સાઇડ બને છે. પ્રોટૅક્ટિનિયમના ઑક્ઝલેટ ક્ષારને ગરમ કરવાથી પણ તે બનાવી શકાય છે. પ્રોટૅક્ટિનિયમ પેન્ટૉક્સાઇડ ઘટ્ટ, સફેદ, અલ્પપ્રમાણમાં ઍસિડિક ગુણધર્મ ધરાવતો પદાર્થ છે. પિગાળેલા આલ્કલીની તેના ઉપર અસર થાય છે.
શૂન્યાવકાશમાં ગરમ કરતાં અથવા 1,500° સે. તાપમાને હાઇડ્રોજન વડે અપચયન કરતાં મિશ્ર બિનપ્રમાણમિતીય ઑક્સાઇડ Pa2.3O3 બને છે. જલીય દ્રાવણમાં તેનું તુરત જ જલવિભાજન થાય છે.
પ્રોટૅક્ટિનિયમ પેન્ટાફ્લોરાઇડ PaF5 200° સે. તાપમાને ઑક્સાઇડ ઉપર BrF3 અથવા BrF5ની પ્રક્રિયાથી અને પ્રોટૅક્ટિનિયમ ટેટ્રાફ્લોરાઇડ (PaF4) ઑક્સાઇડની HF અને H2 સાથેની 500° સે.થી 600° સે. તાપમાને પ્રક્રિયાથી પ્રાપ્ત થાય છે.
પ્રોટૅક્ટિનિયમ પેન્ટાક્લૉરાઇડ PaCl5 શૂન્યાવકાશમાં 200° સે. તાપમાને ઑક્સાઇડ અને કાર્બન ટેટ્રાક્લૉરાઇડની પ્રક્રિયાથી તથા પેન્ટાબ્રોમાઇડ (PaBγ5) ક્લૉરાઇડની હાઇડ્રોજન બ્રોમાઇડ સાથેની પ્રક્રિયાથી બને છે. પેન્ટાઆયોડાઇડ પણ ક્લૉરાઇડમાંથી બ્રોમાઇડની જેમ જ બનાવાય છે.
પ્રોટૅક્ટિનિયમ સંકીર્ણ ક્ષાર પણ બનાવે છે, જેમાં તેનો સવર્ગઆંક સાત, આઠ કે નવ હોય છે.
ઉપયોગ : પ્રોટૅક્ટિનિયમનો સમસ્થાનિક Pa233 રેડિયોકૅમિકલ અભ્યાસમાં અનુજ્ઞાપક તત્વ (tracer element) તરીકે ઉપયોગી છે. તેનો અન્ય કોઈ વ્યવહારુ ઉપયોગ નથી.
ચિત્રા સુરેન્દ્ર દેસાઈ