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.
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.
Als Dmitri Mendeleev das Periodensystem ordnete, sagte er die Existenz eines Elements zwischen Neodym und Samarium voraus und nannte es „Eka-Neodym“. Fast 70 Jahre lang blieb es das am schwersten auffindbare fehlende Teil der Chemie.
Mehrere Wissenschaftler beanspruchten die Entdeckung von Element 61:
Alle Behauptungen 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 dem Atomzeitalter den Namen „Atomium“ vor, doch dieser wurde abgelehnt. Nach jahrelangen Diskussionen wählten sie „Promethium“ 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 ideal für Kernbatterien, die Missionen in den tiefen Weltraum mit Energie versorgen, wo Solarmodule unwirksam sind.
NASA und andere Raumfahrtbehörden verwenden promethiumbasierte Radioisotopenthermoelektrische Generatoren (RTGs) für Raumfahrzeuge, die über Jupiter hinausfliegen, wo Solarenergie nicht mehr ausreicht. Diese kompakten Energiequellen liefern jahrzehntelang zuverlässig Elektrizität für Instrumente auf Missionen zum Saturn, zum Uran und in den interstellaren Raum.
In der Nuklearmedizin dient Promethium-147 als Beta-emittierender Tracer zur Untersuchung von Stoffwechselprozessen und Organfunktionen. Seine relativ kurze Halbwertszeit (2,6 Jahre) ermöglicht detaillierte Aufnahmen und minimiert gleichzeitig die langfristige Strahlenbelastung der Patienten.
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 extremen Umgebungen mit Energie. Diese Batterien liefern 10–20 Jahre lang ohne Wartung gleichmäßige Leistung 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 Spaltung von natürlichem Uran-235 entstehen gelegentlich Promethiumisotope, die jedoch innerhalb von Jahren bis Jahrzehnten zerfallen. Selbst in den uranreichsten Lagerstätten bleiben die Promethiumkonzentrationen unter 10⁻¹⁸ 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 monatlich inventarisiert und jährlich auf Dichtheit geprüft werden.
🚨 Notfall: Wenden Sie sich bei allen Vorfällen im Zusammenhang mit Promethium oder bei Verdacht auf Kontamination sofort an den institutionellen Strahlenschutzbeauftragten.Schnelle Antworten
Promethium (Symbol Pm) ist Element 61 im Periodensystem, ein Lanthanoid in der 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 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. Es ist nach prometheus, der den Göttern das Feuer stahl benannt.
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.