Pm · Element 61 · Lanthanoid
Das einzige Lanthanoid ohne ein stabiles Isotop – es zerfiel und musste in einem Reaktor hergestellt werden.
Struktur
Kein Diagramm aus Punkten auf Ringen — eine Monte-Carlo-Stichprobe der tatsächlichen Wahrscheinlichkeitsdichte |ψ|² für jede besetzte Unterschale. Ziehen Sie, um die Ansicht zu drehen. Blau und Violett kennzeichnen entgegengesetzte Vorzeichen der Wellenfunktion, wodurch Bindungen möglich werden.
Gemessene Werte
Jeder Balken zeigt, wo Promethium bei dieser Eigenschaft unter allen 118 Elementen steht.
Quellen: IUPAC 2021 Standard-Atomgewichte · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Werte mit ~ sind vorhergesagt und nicht gemessen.
Gleiches Element, andere Neutronenzahl
Alle Promethium-Atome haben dieselbe Zahl von Protonen, 61, und unterscheiden sich nur in der Zahl der Neutronen: Diese Varianten sind die Isotope des Elements. Keines davon ist stabil. Das langlebigste bekannte Isotop, Pm-145, hat 84 Neutronen und eine Halbwertszeit von 17,7 J.
| ISOTOP | Neutronen | Natürliche Häufigkeit | Halbwertszeit | Zerfallsart |
|---|---|---|---|---|
| Pm-143 | 82 | — | 265 Tg. | ε/β⁺ |
| Pm-144 | 83 | — | 363 Tg. | ε/β⁺ |
| Pm-145 langlebigstes | 84 | — | 17,7 J | ε |
| Pm-146 | 85 | — | 5,53 J | ε (65,7 %), β⁻ (34,3 %) |
| Pm-147 | 86 | — | 2,6234 J | β⁻ |
Hier liefert die Schul-Faustregel, gerundete Atommasse (145) minus Ordnungszahl, dasselbe Ergebnis: 84.
Zerfallsarten
Daten: IAEA Nuclear Data Section, LiveChart of Nuclides, Bewertungen der Grundzustände, abgerufen am 10. Oktober 2026. Die Häufigkeit ist der Anteil der Atome im natürlichen Element; ein Strich bedeutet, dass das Isotop keine natürliche Standardhäufigkeit hat.
Größe, maßstabsgetreu
Radius 183 pm — das entspricht 0,183 nm; etwa 2,73 Millionen davon nebeneinander würden einen Millimeter überspannen.
Temperaturbereich
Promethium ist über einen Bereich von 1958 K flüssig, von 1315 K bis 3273 K.
Die Geschichte
Das einzige Lanthanoid ohne ein stabiles Isotop – es zerfiel und musste in einem Reaktor hergestellt werden.
1902 bemerkte Bohuslav Brauner, dass sich Neodym und Samarium stärker unterschieden als alle anderen benachbarten Seltenen Erden, und schlug ein Element zwischen ihnen vor. Über 40 Jahre lang blieb es das am schwersten auffindbare fehlende Teil der Chemie.
Mehrere Wissenschaftler sagten Element 61 voraus oder beanspruchten seine Entdeckung:
Alle Entdeckungsansprüche erwiesen sich später aufgrund unzureichender Trennverfahren und einer Kontamination mit benachbarten Elementen als falsch.
Charles Coryell, Jacob Marinsky und Lawrence Glendenin am Oak Ridge National Laboratory isolierten Element 61 schließlich während des Manhattan-Projekts aus Uran-Spaltprodukten. Mithilfe fortschrittlicher Ionenaustauschchromatografie identifizierten und trennten sie das radioaktive Element eindeutig.
Die Entdecker schlugen zunächst nach den Clinton Laboratories den Namen „Clintonium“ vor; Grace Mary Coryell, die Frau von Charles Coryell, regte „Prometheum“ an, später Promethium geschrieben, nach Prometheus, dem griechischen Titanen, der den Göttern das Feuer stahl – als Symbol für die Beherrschung des nuklearen Feuers durch die Menschheit.
Die Entdeckung wurde bestätigt durch:
Anwendungen
Promethium, das einzige radioaktive Seltenerdelement ohne stabile Isotope, erfüllt einzigartige Aufgaben in spezialisierten Nukleartechnologien. Promethium-147 erzeugt Betastrahlung mit einem relativ sicheren Energieniveau (225 keV) und eignet sich daher für kleine Kernbatterien (betavoltaische Batterien) mit einer Nutzungsdauer von etwa fünf Jahren.
Die thermoelektrischen Radioisotopengeneratoren (RTGs) der NASA für den tiefen Weltraum laufen mit Plutonium-238; Promethium wurde nur als Hilfsenergiequelle für Sonden vorgeschlagen. Diese kompakten Energiequellen liefern jahrzehntelang zuverlässig Elektrizität für Instrumente auf Missionen zum Saturn, zum Uran und in den interstellaren Raum.
Promethium-147 hat in der Nuklearmedizin keine etablierte Rolle; als nahezu reiner Betastrahler lässt es sich bildgebend nicht darstellen.
Hochentwickelte wissenschaftliche Instrumente verwenden Promethium als Dickenmessgerät zur Messung extrem dünner Materialien in der Halbleiterfertigung. Die gleichmäßige Betastrahlung ermöglicht präzise Messungen, die für die Qualitätskontrolle in der Mikroelektronikproduktion entscheidend sind.
Notausgangsschilder und Instrumententafeln von Flugzeugen nutzen die phosphoreszierenden Eigenschaften von Promethium. Dabei regt die Betastrahlung Phosphorbeschichtungen an und erzeugt eine jahrelang anhaltende, selbstversorgte Beleuchtung ohne externe Energiequellen.
⚠️ Spezielle Handhabung erforderlich: Alle Anwendungen von Promethium erfordern aufgrund seiner radioaktiven Eigenschaften strenge Strahlenschutzprotokolle und spezielle Einschlusssysteme.Promethium-147 versorgt Betavoltaikzellen in Herzschrittmachern, abgelegenen Wetterstationen und wissenschaftlichen Geräten in rauen Umgebungen mit Energie. Diese Batterien haben eine Nutzungsdauer von etwa fünf Jahren, wobei sich ihre Leistung alle 2,6 Jahre halbiert, und sind daher für unzugängliche Anlagen von unschätzbarem Wert.
Die Militär- und Luftfahrtindustrie verwendet promethiumbasierte radiolumineszierende Farbe für Instrumentenskalen, Kompassmarkierungen und Notbeleuchtungssysteme. Die selbstleuchtende Eigenschaft macht diese Systeme bei kritischen Anwendungen unabhängig von externen Lichtquellen.
Wissenschaftliche Forschungseinrichtungen verwenden Promethiumquellen zur Kalibrierung von Betastrahlung in Messgeräten und gewährleisten dadurch genaue Messungen bei kernphysikalischen Experimenten und in Systemen zur Umweltüberwachung.
Industriebetriebe setzen Promethium-147 in Systemen zur Dickenüberwachung bei der Herstellung von Papier, Kunststoff und Metallblechen ein. Dies ermöglicht eine Qualitätssicherung in Echtzeit, ohne die Materialien zu berühren.
Woher es stammt
0 mg/kg der Erdkruste · häufiger als 0 % der Elemente
Promethium ist das einzige Lanthanoid ohne stabile Isotope. Anders als andere Seltenerdelemente, die in Mineralvorkommen zu finden sind, kommt Promethium in der Natur nur in Spurenmengen als Spaltprodukt in Uranerzen vor; die Konzentrationen sind so gering, dass sie praktisch nicht nachweisbar sind.
Praktisch alles heute verwendete Promethium stammt aus dem Betrieb von Kernreaktoren. Das nützlichste Isotop, Promethium-147, wird durch Neutronenbeschuss von Neodym-146 in speziellen Forschungsreaktoren erzeugt; weltweit entstehen dabei jährlich etwa 1–2 Gramm.
Im Kosmos entsteht Promethium bei nuklearen Prozessen in Sternen, zerfällt jedoch zu schnell, um sich in nachweisbaren Mengen anzureichern. Astronomen haben Spektrallinien von Promethium in bestimmten veränderlichen Sternen identifiziert. Dies liefert Erkenntnisse über die Bedingungen im Sterninneren und die Mechanismen der Nukleosynthese.
Bei der Spontanspaltung von natürlichem Uran-238 und beim seltenen Alphazerfall von Europium-151 entstehen gelegentlich Promethiumisotope, die jedoch innerhalb von Jahren bis Jahrzehnten zerfallen. Selbst in den uranreichsten Lagerstätten macht Promethium nur etwa 4 Teile pro Trillion nach Masse aus (etwa 4 × 10⁻¹⁵ Gramm pro Kilogramm Erz).
Forschungseinrichtungen stellen Promethium her durch:
Handhabung
Promethium ist radioaktiv. Es besitzt kein stabiles Isotop — jeder Atomkern zerfällt. Die Handhabung erfordert eine geeignete Abschirmung und Genehmigungen.
Hauptrisiko: Promethium-147 emittiert Betastrahlung (Elektronen) mit einer maximalen Energie von 225 keV. Während die äußere Exposition aufgrund der begrenzten Eindringtiefe von Betateilchen relativ risikoarm ist, stellt eine innere Kontamination eine ernsthafte Gesundheitsgefahr dar.
Die Arbeiten müssen in radiologischen Abzügen mit Unterdruck durchgeführt werden. Verwenden Sie nach Möglichkeit Werkzeuge zur Fernbedienung. Essen, trinken und Auftragen von Kosmetika sind in Arbeitsbereichen mit Promethium untersagt. Führen Sie eine strenge Bestandskontrolle aller Quellen.
Arbeitsflächen müssen mit saugfähigem, kunststoffbeschichtetem Papier abgedeckt werden. Überprüfen Sie Hände, Kleidung und Arbeitsbereiche vor dem Verlassen des Labors mit Strahlungsdetektoren. Dekontaminieren Sie Oberflächen mit geeigneten Reinigungslösungen.
Kontaminationsvorfälle: Benachrichtigen Sie sofort den Strahlenschutzbeauftragten. Ziehen Sie kontaminierte Kleidung aus und duschen Sie gründlich. Lassen Sie sich wegen einer möglichen inneren Exposition ärztlich untersuchen. Die Beseitigung verschütteten Materials erfordert spezielle Verfahren und Ausrüstung.
Lagern Sie das Material in abgeschirmten Behältern innerhalb verschlossener und gekennzeichneter radiologischer Bereiche. Führen Sie Temperaturprotokolle und regelmäßige Sichtprüfungen. Quellen müssen in den von der Genehmigung festgelegten Abständen inventarisiert und auf Dichtheit geprüft werden, bei umschlossenen Quellen in der Regel mindestens alle sechs Monate.
🚨 Notfall: Wenden Sie sich bei allen Vorfällen im Zusammenhang mit Promethium oder bei Verdacht auf Kontamination sofort an den institutionellen Strahlenschutzbeauftragten.Weiter entdecken
Schnelle Antworten
Promethium (Symbol Pm) ist Element 61 im Periodensystem, ein Lanthanoid in Periode 6. Das einzige Lanthanoid ohne ein stabiles Isotop – es zerfiel und musste in einem Reaktor hergestellt werden. Bei Raumtemperatur ist es fest und radioaktiv.
[Xe] 4f⁵ 6s²; sie ergibt 6 besetzte Elektronenschalen mit der Verteilung 2, 8, 18, 23, 8, 2.Promethium schmilzt bei 1315 K (1041,9 °C) und siedet bei 3273 K (2999,9 °C).
Promethium hat kein stabiles Isotop und daher keine Standardatommasse. Die angegebene Zahl 145 ist die Massenzahl seines langlebigsten bekannten Isotops.
Promethium hat kein stabiles Isotop. Sein langlebigstes bekanntes Isotop, Pm-145, hat 84 Neutronen (Massenzahl 145 minus Ordnungszahl 61) und eine Halbwertszeit von 17,7 J. Die Schul-Faustregel, gerundete Atommasse (145) minus Ordnungszahl, ergibt ebenfalls 84.
Promethium hat eine Dichte von 7,26 g/cm³. Wasser hat eine Dichte von 1,0 g/cm³, daher ist ein Block aus Promethium ungefähr 7,3× schwerer.
Promethium hat eine Elektronegativität von 1,13 nach Pauling. Die Skala reicht von 0,70 (Francium, das Elektronen am wenigsten stark anzieht) bis 3,98 (Fluor, das stärkste). Ein so niedriger Wert bedeutet, dass es seine Außenelektronen leicht abgibt und dabei positive Ionen bildet.
Promethium wurde 1945 von Marinsky, Glendenin & Coryell entdeckt. Herkunft des Namens: Prometheus, der den Göttern das Feuer stahl.
Promethium kommt auf der Erde in keiner nennenswerten Menge natürlich vor — es wird in einem Reaktor oder einem Teilchenbeschleuniger hergestellt.
Ja. Promethium hat kein stabiles Isotop — jeder seiner Atomkerne zerfällt. Es kommt in der Natur nicht in nutzbaren Mengen vor und muss synthetisiert werden.