Protactinium(Pa), 91-프로탁티늄

원자번호 91번의 원소 프로탁티늄(protactinium, Pa)은 얼마 전까지 프로트악티늄으로 불렸는데, 근래에 원어 발음에 보다 가까운 프로탁티늄으로 부르기로 한 원소이다. 1871년에 멘델레예프가 수정된 주기율표를 발표하면서 토륨(Th)과 우라늄(U) 사이에 빈칸을 두어 이 원소의 존재를 예언하였다. 1913년에 우라늄 붕괴 연구 과정에서 방사능 측정으로 발견되었는데, 수명이 짧아 브레븀(brevium)으로 불렸다. 1918년에는 우라늄 광석에서 긴 수명의 동위원소가 발견되었으며, 방사성 붕괴로 악티늄(actinium)이 되므로, ‘악티늄이 되는 원소’라는 뜻의 프로탁티늄으로 원소 이름이 새로 지어졌다. 주기율표에서 바로 앞과 뒤에 있는 토륨이나 우라늄이 자연에 상당량 존재하는 것과는 달리, 자연에 극미량 존재한다. 자연에 존재하는 프로탁티늄은 거의 전부가 반감기가 32,760년인 231Pa인데, 이는 천연 우라늄의 0.72%를 차지하는 235U의 자연 방사성 붕괴의 중간생성물로, 우라늄 광석에 미량 들어있다. 강한 방사선을 내고 독성이 아주 크며 또 희귀하기 때문에 현재는 상업적 용도는 없고 연구용으로 소량이 사용될 뿐으로, 지질학이나 고해양학에서 해양 퇴적물의 정확한 연대 측정에 사용되기도 한다. 프로탁티늄의 발견과 역사, 물리·화학적 특성 등에 대해 보다 자세히 알아보기로 하자.

 

 

원자번호 91번, 프로탁티늄 프로탁티늄(protoactinium)1)은 원자번호 91번의 원소로, 원소기호는 Pa이다. 주기율표에서 악티늄족 원소의 하나로, 바닥 상태 전자배치는 [Rn]5f26d17s2 또는 [Rn]5f16d27s2이다. 밀도(15.37 g/cm3)가 크고 전성을 가진 은백색 금속으로, 녹는점(약 1570oC)과 끓는점(약 4400oC)은 토륨(Th)과 우라늄(U)의 중간이다. 산소, 수증기, 산과 잘 반응하나 알칼리와는 반응하지 않는다. 가열하면 대부분의 비금속 원소들과 반응한다. 화합물에서는 보통 비활성 기체인 라돈(Rn)과 같은 전자배치를 하는 +5의 산화상태를 가지나, +2, +3, +4의 산화상태를 갖는 화합물들도 만들 수 있다. 결정은 체심 정방정(body-centered tetragonal) 구조를 가진다. 상자기성을 보이며, 1.4 K이하의 온도에서는 초전도 성질을 보인다.

 

원자번호 91번, 프로탁티늄. 사진은 프로탁티늄이 미량 들어있는 섬우라늄광(uraninite) <출처 : (cc) Rob Lavinsky / iRocks.com>

프로탁티늄의 원소정보

 

 

자연계에는 235U의 자연 방사성 붕괴로 생긴 프로탁티늄-231(231Pa, t1/2 = 32,760년)이 극미량 존재하는데, 이는 α붕괴를 하고 악티늄 -227(227Ac)이 된다.

 

 

섬우라늄광(uraninite)의 하나인 피치블렌드(pitchblende)에는 231Pa가 보통 약 0.3ppm(3x10-5%)의 농도로 들어있는데, 콩고 민주공화국에서 산출되는 광석에는 3ppm까지 들어있기도 한다. 대부분의 흙 등 천연물질과 물에도 극미량 들어있다. 231Pa이외에, 234Pa(t1/2 = 6.75시간)와 핵 이성체 234mPa(t1/2 = 1.17분)이 238U 붕괴 사슬의 중간 생성물로 극미량 존재한다.   프로탁티늄은 한 때는 핵 분열 물질로 잘못 여겨져 많은 관심을 끌었으나, 지금은 희귀하며 강한 방사선을 내고 독성이 커서 실용적으로는 사용되지 않는다. 다만 231Pa이 230Th과 함께 해양 퇴적물의 정확한 방사능 연대 측정에 이용될 수 있다.

 

 

프로탁티늄의 발견과 역사 1871년에 러시아 화학자 멘델레예프는 독일에서 발표된 주기율표에서 토륨과 우라늄 사이에 당시까지 발견되지 않은 원소가 있을 것으로 예언하였다. 이 때에는 악티늄족 원소가 알려지지 않았으므로, 그는 토륨은 지르코늄(Zr) 아래에, 우라늄은 텅스텐(W) 아래에 배치하고, 탄탈럼(Ta) 아래인 토륨과 우라늄 사이에 이 미지의 원소가 들어갈 빈칸을 남겨두었다. 오랫동안 화학자들은 이 빈칸에 들어갈 원소 에카-탄탈럼(eka-tantalum)를 찾고자 하였으나, 성공하지 못하였다.

 

멘델레예프가 1871년 독일에서 발표한 주기율표. 맨 아래 줄의 토륨(Th)과 우라늄(U)에 사이에 프로탁티늄이 들어갈 빈칸(화살표)이 있다.

 

 

1900년에 영국 화학자 크룩스(William Crookes, 1832~1919)는 우라늄에서 강한 방사성 물질을 분리하였으나, 이것이 새로운 원소임을 밝혀내지 못한 채 단지 이를 ‘우라늄-X‘라 명명하였다. 이후 1913년에 독일 카를스루에(Karlsruhe) 공과대학에서 괴링(Ostwald Helmuth Gőhring)과 폴란드 태생 화학자 파얀스(Kasimir Fajans, 1887~1975)는 우라늄 붕괴 사슬의 연구 과정에서 반감기가 아주 짧은 새로운 원소를 발견하고는 이를 ‘수명이 짧은(라틴어로 brevis) 원소’란 뜻으로 ’브레븀(brevium)‘이라 명명하였다. 오늘날의 지식으로 보면, 이들이 발견한 원소는 프로탁티늄의 동위원소 234Pa의 핵 이성체인 234mPa인데, 이의 반감기는 1.17분이다.   자연계에 존재하는 프로탁티늄 동위원소 231Pa(t1/2=32,760년)는 이보다 4~5년 뒤인 1917~1918년에 독일의 오스트리아 태생 여성 물리학자 리제 마이트너(Lise Meitner, 1878~1968: 오토 한과 함께 핵분열을 발견하였으나 노벨상은 오토 한만 수상하였는데, 이에 대해 많은 논란이 있다)와 오토 한(Otto Hahn, 1879~1968: 핵분열을 발견한 공적으로 1944년 노벨화학상 수상), 그리고 영국의 소디(Frederick Soddy, 1877~1956: 방사성 붕괴와 동위원소 이론의 공적으로 1921년 노벨화학상 수상)와 크랜스턴(John Cranston)에 의해 발견되었다. 한과 같이 일한 마이트너는 1917년에 21g의 피치블렌드 가루(제1차 세계 대전 중이라 더 이상 구할 수가 없었다)를 뜨거운 질산으로 처리하여 녹지 않고 남은 2g의 찌꺼기를 회수한 후, 이를 플루오르화수소산(불산, HF)에 녹인 용액에서 악티늄(Ac)으로 전환되는 새로운 방사성 원소를 발견하였다. 뒤에 우라늄과 라듐을 분리하고 남은 피치블렌드 찌꺼기 100g을 추가로 확보하여 이 실험 결과를 다시 확인하고는, 1918년에 한과 함께 논문으로 발표하였다. 그들은 새로 발견한 원소 이름을 ‘악티늄의 모(母) 원소’란 뜻으로 프로토악티늄(protoactinium)으로 명명하였는데, 1949년에 국제순수·응용화학연합(IUPAC)은 이를 프로탁티늄(protactinium)으로 줄여서 채택하였다. 한편 소디와 크랜스턴도 같은 해에 그들과는 독립적으로 프로탁티늄을 발견하였다.   이후 오토 한의 조수였던 폰 그로스(Aristid von Grosse)는 1927년에 2mg의 산화프로탁티늄(Pa2O5)을 얻는데 성공하였으며, 1934년에는 0.1g의 Pa2O5를 아이오딘(I2)과 반응시켜 아이오드화프로탁티늄(PaI5)으로 전환시키고, 이를 진공 속의 가열된 필라멘트 위에서 열분해시켜 금속 프로탁티늄을 얻을 수 있었다. 한편, 제2차 세계대전 때에는 231Pa가 핵 폭탄에 사용될 수 있을 것으로 여겨져, 영국을 중심으로 이에 대한 연구가 수행되기도 하였으나, 231Pa가 핵 분열되지 않는 것으로 밝혀지면서 이에 대한 연구는 중단되었다.

 

실험실의 리제 마이트너(Lise Meitner)와 오토 한(Otto Hahn). 이들은 피치블렌드에서 프로탁티늄을 발견했고 원소 이름도 지었다. 또 중성자를 이용하여 원자핵을 분열시키는 핵 분열을 발견하여 핵 폭탄 개발과 원자력 이용의 길을 열었다.

 

 

물리적 성질 프로탁티늄은 밝은 금속성 광택이 나는 은백색 금속으로, 물리적 성질은 대략적으로 토륨과 우라늄의 중간이다. 실온에서의 밀도는 15.37 g/cm3로 토륨보다는 크며, 우라늄보다는 작다. 녹는점(약 1570oC)과 끓는점(약 4400oC)은 토륨보다는 낮고 우라늄보다는 높다. 토륨과 우라늄처럼, 전기 및 열전도도, 열 팽창계수는 금속 원소 중에서 작은 편이다. 실온에서는 체심 정방정(body-centered tetragonal) 구조로 결정화되나, 1200oC이상으로 가열한 후 식히면 면심입방(fcc) 구조가 된다. 3개의 짝짓지 않은 전자를 가지고 있어 상자기성을 갖는다. 금속은 1.4 K이하의 온도에서는 초전도 성질을 보인다.   동위원소와 방사성 붕괴 질량수가 212~240인 29가지 프로탁티늄 동위원소들이 확인되었는데, 이들은 모두 방사성 동위원소들이다. 자연계에 존재하는 동위원소들은 231Pa, 234Pa, 그리고 234Pa의 들뜬 상태의 핵 이성체인 234mPa의 3가지인데, 231Pa(t1/2= 32,760년)는 235U의 자연 방사성 붕괴의 중간생성물이며, 234Pa(t1/2 = 6.75시간)와 234mPa(t1/2 = 1.17분)은 238U의 중간 붕괴생성물이다. 이 중 231Pa가 자연에 존재하는 프로탁티늄의 거의 대부분을 차지하는데, 우라늄 광석에서 235U 100만개당 46.55개가 존재한다. 반감기가 비교적 긴 동위원소로는 231Pa, 233Pa(t1/2= 27일), 230Pa(t1/2 = 17.4일)가 있으며, 이들을 제외한 다른 동위원소들의 반감기는 1.6일보다 짧다. 준안정한 핵 이성체로는 234mPa외에 217mPa(t1/2 = 1.2x10-3초)가 알려져 있다. 가장 안정한 동위원소인 231Pa와 질량수가 227인 이하인 동위원소들은 주로 α붕괴를 하고 악티늄(Ac) 동위원소가 되며, 질량수가 228~230인 동위원소들은 주로 전자포획(또는 β+ 붕괴)을하여 토륨(Th) 동위원소가 된다. 그리고 231Pa보다 무거운 동위원소들은 주로 β- 붕괴를 하고 우라늄(U) 동위원소가 된다. 233Pa은 토륨 핵연료 사이클(네이버캐스터 토륨 원전 참조)의 중간생성물인데, β- 붕괴로 핵 연료로 사용될 수 있는 233U가 된다. 그러나 일부는 중성자를 흡수하여 234Pa를 거쳐 234U로 전환된다.

 

 

화학적 성질

프로탁티늄은 비교적 화학 반응성이 큰 원소로, 탄탈럼(Ta)과 화학적 성질이 비슷하다. 공기 중에서는 비교적 안정하나, 오래두면 엷은 산화물 피막이 만들어지며 분말은 자연 발화할 수도 있다. 수증기나 뜨거운 물과 반응하여 표면에 산화물이 생성되고 수소 기체(H2)를 발생시키는데, H2와는 250oC에서 수소화물(PaH3)을 만든다. 산과 잘 반응하나, 알칼리와는 반응하지 않는다. 황산과 플루오르화 수소산(HF)에는 녹아 용액 상태로 되나, 다른 대부분의 산에서는 반응 생성물이 불안정하여 오래 두면 침전 또는 콜로이드성 부유물을 생성한다. 가열하면 대부분의 비금속 원소들과도 반응한다. 화합물에서는 보통 비활성 기체인 라돈(Rn)과 같은 전자배치를 하는 +5의 산화상태가 안정하나, +2, +3, +4의 산화상태 화합물들도 알려져 있다. 고체 상태와 용액에서는 주로 +4와 +5의 산화 상태를 갖는데, Pa(IV)는 공기 중에서 Pa(V)로 느리게 산화된다. +2와 +3 상태는 일부 고체 상태 화합물에서 관찰된다. +4와 +5 산화상태의 프로탁티늄은 수산화물과 탄산염으로 침전될 수 있다. PaF4,     Pa3(PO4)4, Pa(IO3)4, PaP2O6, Pa(C6H5AsO3)2 등은 물과 산에 녹지 않는다. PaF5+nn-(n=1~3), Pa(OH)4-nn+(n=1~3), PaCl22+, PaSO42+, PaF3+, PaF22+ 등도 알려져 있다. 산성 수용액에서 프로탁티늄의 몇 가지 표준 환원 전위(Eo)는 다음과 같다.          PaO(OH)2+ + 3 H+ + e-  Pa4+ + 2H2O   Eo = -0.1 V        Pa4+ + 4 e-  Pa                              Eo = -1.47 V        Pa4+ + e-  Pa3+                              Eo = -1.46 V

프로탁티늄의 바닥 상태 전자 배치 <출처 : (cc)Pumbaa at Wikipedia.org>

 

 

프로탁티늄의 생산 프로탁티늄은 상업적으로 생산되지는 않으며, 연구용으로 소량 생산된다. 231Pa는 우라늄 핵 연료 생산의 부산물로 얻을 수 있는데, 1961년에 영국원자력기구(UKAEA)가 미화 약 $50만을 들여 우라늄 광석에서 산화우라늄(UO2)을 추출하고 남은 찌꺼기 60톤을 처리하여 99.9% 순도의 231Pa 125g을 분리하였는데, 이것이 수년 동안 전세계에서 유일하게 수행된 프로탁티늄 생산이었다. 한편, 233Pa(반감기 27일)는 토륨 고온 반응로에서 232Th에 중성자를 쪼여 생성되는 233Th의 붕괴 중간 생성물로 얻을 수 있다.

 

 

금속 프로탁티늄은 PaF4를 고온에서 리튬(Li) 또는 바륨(Ba)으로 환원시켜 얻을 수 있다.

 

 

프로탁티늄의 용도 프로탁티늄은 희귀하고 방사능 위험과 독성이 커서, 지금은 산업적 이용은 없고 과학 연구용으로만 소량 사용된다. 231Pa은 230Th와 함께 해양 퇴적물의 연대 측정에 사용될 수 있는데, 이들 각각을 연대 측정에 사용할 수도 있으나, 이들의 비를 측정하면 보다 정확한 연대 측정이 가능하고, 175,000년까지의 연대 측정을 할 수 있다고 한다.

 

프로탁티늄 덩어리는 방사성 붕괴열로 붉은 빛을 낼 것으로 여겨진다. 사진은 일러스트임. <출처: (cc) http://images-of-elements.com>

 

 

프로탁티늄 화합물 프로탁티늄의 화합물은 산화물, 할로겐화물 등이 알려져 있다. +5가 상태의 화합물이 가장 안정하나, +2, +3, +4가 상태의 화합물들도 확인되었다.   산화물 프로탁티늄의 산화물은 PaO, PaO2, Pa2O5가 알려져 있는데, 가장 안정한 것은 흰색의 Pa2O5이다. Pa2O5는 Pa(OH)4를 공기 중에서 500oC로 가열해서 얻는데, Pa(OH)4는 금속 Pa를 산에 녹인 용액에 수산화암모늄(NH4OH)을 첨가하면 침전으로 얻어진다. Pa2O5는 뜨거운 황산에 천천히 조금 녹는다. PaO2는 검은색 물질로, Pa2O5를 1550oC에서 수소로 환원시켜 얻는데, 황산, 염산, 질산 등에는 잘 녹지 않으나, 플루오르화 수소산(HF)에는 쉽게 녹는다. PaO2를 공기 중에서 1100oC로 가열하면 다시 Pa2O5로 산화된다. PaO는 프로탁티늄 금속의 엷은 산화물 피막에서 관찰되었으나, 아직 따로 분리해서 얻어지지는 않았다. 한편, 프로탁티늄은 다른 여러 금속들과의 혼합 산화물을 만드는데, 알칼리 금속(A)과는 APaO3, A3PaO4 또는 A7PaO6 형의 혼합 산화물을 만들며, 희토류 금속 산화물(R2O3)과도 여러 조성의 혼합 산화물을 만든다.   할로겐화물 프로탁티늄의 할로겐화물은 PaX5(X=F, Cl, Br, I), PaX4(X=F, Cl, Br, I), PaX3(X= I), PaX2(X=I)가 알려져 있는데, 이들의 물리-화학적 성질에 대한 자료는 많지 않다. PaF5는 Pa2O5를 약 600oC에서 BrF5 또는 BrF3와 반응시키면 얻어지는데, 흰색으로 하나의 Pa5+ 주위에 7개의 F-가 5각 이중 피라미드 형태로 배위되어 있으며, 고분자형 구조를 갖는다. 물에 녹으며, KF를 당량으로 첨가하면 K2PaF7로 침전된다. PaCl5는 Pa2O5를 200~300oC에서 CCl4와 반응시키면 얻어지는데, 노랑색이고 녹는점은 306oC이며 승화성이 있고, PaF5와 같은 구조를 한다. PaF5와 PaCl5는 물에 의해 쉽게 가수분해된다. PaBr5는 600~700oC에서 Pa2O5와 탄소의 혼합물을 Br2 증기 또는 여러 브로민 화합물과 반응시키면 얻어지는데, 진한 붉은색이고 6배위체의 팔면체 구조를 가지며, 승화성이 있다. PaI5는 검은색 물질로, Pa와 I2의 직접 반응으로 얻거나, PaCl5, PaBr5 또는 Pa2O5를 SiI4와 반응시켜 얻는다. Pa와 I2로 분해되는데, 처음으로 금속 프로탁티늄을 얻는데 사용되었다.   사할로겐화물 PaX4는 모두 8배위체 화합물들인데, PaF4를 제외하고는 흡습성이 있고 물과 극성 용매에 녹는다. PaF4는 PaO2를 600oC에서 H2/HF 혼합 기체로 환원시키면 얻어지는 녹색 물질이며, 물과 대부분의 산에 녹지 않는다. PaCl4는 400oC에서 PaO2를 CCl4와 반응시키거나 PaCl5를 약 800oC에서 수소로 환원시키면 얻어지는 황록색 물질이며, 진공에서 400oC에서 승화한다. 실온에서 상자기성(paramagnetic)을 가지나, 182K로 냉각시키면 강자기성(ferromagnetic)이 된다. PaBr4와 PaI4는 해당 원소들간의 반응으로 얻을 수 있으며, PaI3는 진공에서 PaI5를 가열하여 얻은 것으로 보고되었다.   알칼리 금속(A)과의 APaF6, A2PaF7, A3PaF8와 같은 형식의 혼합 할로겐화물들도 알려져 있다. 또한, 몇 가지 옥시할로겐화물(oxyhalide)도 알려져 있는데, PaOCl3와 PaOBr3는 각각 PaCl5와 PaBr5를 합성할 때 부산물로 얻어졌다.   기타 화합물 프로탁티늄 금속은 250oC에서 수소와 반응하여 검은색의 삼수소화물(PaH3)을 만든다. 한편, PaCl4 또는 PaCl5는 암모니아(NH3)와 반응하여 밝은 노란색의 질소화물(PaN)을 만드는데, 이 화합물은 진공에서 800oC로 가열해도 안정하다. 그리고 PaF4를 1400oC의 흑연 도가니에서 Ba으로 환원시키면 탄화프로탁티늄(PaC)이 만들어지며, PaCl5를 900oC에서 H2S/CS2 혼합물과 반응시키면 연 노랑색의 옥시황화물(PaOS)이 생성된다. Pa(BH4)4 등 여러 붕수소화물도 알려져 있다.   유기 프로탁티늄 화합물들도 합성되었는데, PaCl4를 용융 Be(C5H5)2(C5H5)-는 사이클로펜타다이에닐 음이온)와 반응시키면 Pa(C5H5)4이, 그리고 K2C8H8(C8H8)2-는 사이클로옥타테트라에닐 -2가 음이온)와 반응시키면 Pa(C8H8)2이 얻어진다.

 

 

생물학적 역할, 독성, 주의 사항 프로탁티늄은 생물학적 역할이 없으며, 강한 방사선을 내고 독성이 큰 위험한 물질이다. 음식물, 식수, 공기를 통해 체내로 들어갈 수 있는데, 섭취된 양의 약 0.05%만 소화기관을 통해 혈액으로 흡수되고, 나머지는 곧 바로 배출된다. 혈액으로 들어간 프로탁티늄의 약 40%는 뼈에, 약 15%는 간에, 약 2%는 신장에 축적되고 나머지는 배설된다. 생물학적 반감기(축적된 양의 50%가 체외로 배출되는 기간)는 뼈에서는 약 50년이며, 다른 기관에서는 약 10~60일인 것으로 알려져 있다. 방사능의 경우, 자연에 존재하는 Pa의 대부분을 차지하는 231Pa 자체는 반감기가 32,760년으로 길어 방사능이 비교적 약하며 투과력이 약한 α-선(에너지 5.0 MeV)을 주로 방출하나, 이의 딸 핵인 227Ac는 주로 투과력이 큰 β- 선을 내어놓는다. 231Pa는 사이안화수소산(청산, HCN)에 비해 약 2.5억배나 더 독성이 큰 것으로 여겨지며, 인체에 대한 최대 허용치는 약 0.03 μCi(231Pa로 0.5μg)이고, 대기 중의 최대 허용 농도는 3x10-4 Bq/m3(1.4x10-13 g/m3)인 것으로 알려져 있다.

 

 

 

1. 수치로 보는 프로탁티늄

   자연계에 존재하는 프로탁티늄은 거의 전적으로 ²³¹Pa이며, 이의 반감기는 32,760년이다. 표준 원자 질량은 231.03588g/mol이며, 원자의 바닥상태 전자배치는 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5p⁶4f¹⁴5d¹⁰6s²6p⁶5f²6d¹7s²([Rn]5f²6d¹7s²) 또는 [Rn]5f¹6d²7s² 이다. 우라늄 광석에 ²³⁵U 100만 개당 46.44개의 비율로 들어있으며, 지각에서의 존재비는 수 ppt(1ppt는 1/10⁹)이고, 섬우라늄광에 보통 약 0.3ppm(3x10^-5%), 바닷물에 약 0.00002ppt(2x10^-14%)의 농도로 들어있다. 녹는점은 1570^oC이고 끓는점은 약 4400^oC이며, 실온에서의 밀도는 15.37g/cm³이다. 녹음열과 증발열은 각각 12.34 kJ/mol과 481 kJ/mol이다. 전기비저항은 0^oC에서177 nΩ·m, 열전도도는 47 W·m^-1·K^-1, 열팽창계수는 9.9x10^-6/^oC이다. 화합물에서는 주로 +5의 산화 상태를 가지며, +2, +3, +4상태의 화합물들도 알려져 있다. 첫 번째 이온화 에너지는 568 kJ/mol 이며, 폴링의 전기음성도는 1.5이다. 원자 반경은 162pm이고, 6배위된 Pa⁴⁺와 Pa³⁺의 이온반경은 각각 90pm와 104pm이다.

 

 

글 박준우 / 이화여대 명예교수(화학)

서울대학교 화학과를 졸업하고 템플대학교에서 박사학위를 받았다. 오랫동안 이화여대에서 화학을 연구하고 가르쳤다. 저서로 [인간과 사회와 함께한 과학기술 발전의 발자취]와 [아나스타스가 들려주는 녹색화학 이야기] 등이 있고, 역서로 [젊은 과학도에 드리는 조언] 등이 있다.

발행일  2013.06.18

 

 

Protactinium Atomic Weight   231.03588 Density   15.37 g/cm3 Melting Point   1572 °C Boiling Point   4000 °C Full technical data Protactinium occurs in vanishingly small quantities in the natural decay chains of uranium and thorium minerals. At most a few atoms at a time exist in a rock like this, and you can't see any of them. Scroll down to see examples of Protactinium.