A protaktíniumnak (Pa) nincs stabil izotópja. A természetben három izotópja fordul elő, így standard atomtömege meghatározható.

Standard atomtömeg: 231,03588(2) u

29 radioizotópját írták le, közülük a legstabilabbak a 231Pa (felezési ideje ), a 233Pa (26,967 nap) és a 230Pa (17,4 nap). A többi izotóp felezési ideje 1,6 napnál rövidebb, a többségé a 2 másodpercet sem éri el. 3 magizomerje ismert, a 217mPa (t1/2 1,15 ms), a 229mPa (t1/2 420 ns) és a 234mPa (t1/2 1,17 perc).

A természetben csak a 231Pa izotóp – mely az 235U bomlási sorában köztitermék –, valamint a 234Pa és 234mPa fordul elő, utóbbiak az 238U bomlási sorának tagjai. A természetes protaktínium szinte teljes egészében 231Pa-ből áll.

A legstabilabb (231Pa), valamint az annál könnyebb izotópok elsősorban alfa-bomlóak, a 228Pa–230Pa kivételével, melyek elsősorban elektronbefogással a tórium izotópjaivá alakulnak. A nehezebb izotópok főként negatív béta-bomlóak (β−). A 231Pa és 227Pa-nál könnyebb izotópok bomlásterméke aktínium, a nehezebbeké főként urán.

Protaktínium-230 A protaktínium-230-ban 139 neutron található, felezési ideje 17,4 nap. Negatív béta-bomlással 230U-má alakul. A természetben nem található meg, mivel felezési ideje nagyon rövid és nem fordul elő az 235U, 238U vagy a 232Th bomlásai sorában. Atomtömege 230,034541 gramm/mol.

Protaktínium-231 A protaktínium-231 a protaktínium leghosszabb élettartamú izotópja, felezési ideje . Nyomokban a természetben is előfordul mint a primordiális urán-235-tel kezdődő aktíniumsorozat egyik tagja, uránércekben az egyensúlyi koncentrációja 46,55 231Pa per egymillió 235U. Az atomreaktorokban egyike annak a néhány hosszú felezési idejű radioaktív aktinoidának, mely a tervezett tórium fűtőanyagciklus melléktermékeként, (n,2n) reakció során keletkezik 232Th-ből vagy 232U-ből, amikor is egy gyors neutron kilök egy neutront a magból; illetve ez az izotóp tovább is alakulhat neutronbefogás révén, bár ennek a reakciónak a befogási keresztmetszete is alacsony.

kötési energia: béta-bomlási energia: −382 keV

spin: 3/2− bomlási mód: alfa-bomlással 227Ac-té, de egyéb bomlási módok is ismertek

lehetséges anyanuklidok: béta-bomlással 231Th-ből, elektronbefogással 231U-ből, alfa-bomlással 235Np-ből.

Protaktínium-233

A protaktínium-233 is részt vesz a tórium fűtőanyagciklusban. Köztitermék a – tórium-232-ből neutronbefogás révén keletkező – béta-bomló tórium-233 és urán-233 (a tóriumciklus hasadóanyaga) között. A tóriumciklusú reaktorok némelyik konstrukciója megpróbálja megvédeni a Pa-233-at a további neutronbefogástól, elkerülendő a Pa-234 és U-234 keletkezését, melyek nem használhatóak fűtőanyagként.

Táblázat nuklidjele történelminév Z(p) N(n)  izotóptömeg (u)  felezési idő bomlásimód(ok)Rövidítések:CD: KlaszterbomlásEC: ElektronbefogásIT: Izomer átmenetSF: Spontán maghasadás leány-izotóp(ok)A stabil izotópok félkövérrel vannak kiemelve magspin jellemzőizotóp-összetétel(móltört) természetesingadozás(móltört) gerjesztési energia 212Pa 91 121 212,02320(8) 8(5) ms[5,1(+61−19) ms] 7+# 213Pa 91 122 213,02111(8) 7(3) ms[5,3(+40−16) ms] α 209Ac 9/2−# 214Pa 91 123 214,02092(8) 17(3) ms α 210Ac 215Pa 91 124 215,01919(9) 14(2) ms α 211Ac 9/2−#216Pa 91 125216,01911(8)105(12) ms α (80%) 212Ac β+ (20%) 216Th 217Pa 91 126 217,01832(6) 3,48(9) ms α 213Ac 9/2−# 217mPa 1860(7) keV1,08(3) ms α 213Ac29/2+# IT (ritka) 217Pa 218Pa 91 127 218,020042(26) 0,113(1) ms α 214Ac219Pa 91 128219,01988(6)53(10) ns α 215Ac9/2− β+ (5%) 219Th 220Pa 91 129 220,02188(6) 780(160) ns α 216Ac 1−# 221Pa 91 130 221,02188(6) 4,9(8) µs α 217Ac 9/2− 222Pa 91 131 222,02374(8)# 3,2(3) ms α 218Ac223Pa 91 132223,02396(8)5,1(6) ms α 219Ac β+ (0,001%) 223Th224Pa 91 133224,025626(17)844(19) ms α (99,9%) 220Ac5−# β+ (0,1%) 224Th 225Pa 91 134 225,02613(8) 1,7(2) s α 221Ac 5/2−#226Pa 91 135226,027948(12)1,8(2) perc α (74%) 222Ac β+ (26%) 226Th227Pa 91 136227,028805(8)38,3(3) perc α (85%) 223Ac(5/2−) EC (15%) 227Th228Pa 91 137228,031051(5)22(1) óra β+ (98,15%) 228Th3+ α (1,85%) 224Ac229Pa 91 138229,0320968(30)1,50(5) nap EC (99,52%) 229Th(5/2+) α (0,48%) 225Ac 229mPa 11,6(3) keV 420(30) ns 3/2−230Pa 91 139230,034541(4)17,4(5) nap β+ (91,6%) 230Th(2−) β− (8,4%) 230U α (0,00319%) 226Ac231Paprotoaktínium 91 140231,0358840(24)3,276(11) év α 227Ac3/2−1,0000Az urán-235 bomlási sor tagja CD (1,34%) 207Tl24Ne SF (3%) (többféle) CD (10−12%) 208Pb23F232Pa 91 141232,038592(8)1,31(2) nap β− 232U(2−) EC (0,003%) 232Th 233Pa 91 142 233,0402473(23) 26,975(13) nap β− 233U 3/2−234Paurán Z 91 143234,043308(5)6,70(5) óra β− 234U4+nyomokbanAz urán-238 bomlási sor tagja SF (3%) (többféle) 234mPaurán X2brevium 78(3) keV1,17(3) perc β− (99,83%) 234U(0−)nyomokban IT (0,16%) 234Pa SF (10−10%) (többféle) 235Pa 91 144 235,04544(5) 24,44(11) perc β− 235U (3/2−)236Pa 91 145236,04868(21)9,1(1) perc β− 236U1(−) β−, SF (6%) (többféle) 237Pa 91 146 237,05115(11) 8,7(2) perc β− 237U (1/2+)238Pa 91 147238,05450(6)2,27(9) perc β− 238U(3−)# β−, SF (2,6%) (többféle) 239Pa 91 148 239,05726(21)# 1,8(5) óra β− 239U (3/2)(−#) 240Pa 91 149 240,06098(32)# 2# perc β− 240U

Megjegyzések A # jel a nem kizárólag kísérletekből, hanem részben szisztematikus trendekből származó értéket jelöl. A nem kellő megalapozottsággal asszignált spinek zárójelben szerepelnek. A bizonytalanságokat rövid formában – a megfelelő utolsó számjegy után zárójelben – adjuk meg. A bizonytalanság értéke egy standard deviációnak felel meg, kivéve, ahol az izotóp-összetételt és standard atomtömeget a IUPAC nagyobb bizonytalansággal adja csak meg.

Hivatkozások

Izotóptömegek:

Izotóp-összetétel és standard atomtömegek:

A felezési időkre, a spinekre és az izomer adatokra vonatkozó információk az alábbi forrásokból származnak:

Fordítás

Protaktínium