61 Pm プロメチウム 145*
ランタノイド f-block Period 6 Radioactive Synthetic

プロメチウム

Pm · Element 61

The only lanthanide with no stable isotope — it decayed away and had to be made in a reactor.

20°Cでの状態 固体
原子量 145 u
ELECTRON CONFIGURATION [Xe] 4f⁵ 6s²
60Nd All 118 62Sm

構造

プロメチウム原子

環の上の点を示す図ではありません。占有された各副殻の実際の確率密度|ψ|²をモンテカルロ法でサンプリングしたものです。ドラッグして回転できます。青と紫は波動関数の反対の符号を示しており、それによって結合が可能になります。

軌道雲

測定値

性質一覧

各バーは、その性質についてプロメチウムが118元素の中でどこに位置するかを示しています。

物理的

密度 7.26 g/cm³ 46%
融点 1315 K 57%
沸点 3273 K 68%
比熱 0.18 J/g·K
熱伝導率 17.9 W/m·K 45%

原子

原子半径 183 pm 72%
共有結合半径 199 pm
ファンデルワールス半径 236 pm

電子

電気陰性度 1.13 14%
イオン化エネルギー 538.4 kJ/mol 13%
電子親和力 —

存在

地殻中の存在度 0 mg/kg 0%

同定

元素記号Pm
原子番号61
原子量145 u
分類ランタノイド
ブロックf
結晶構造菱面体
酸化数+3
発見年1945
発見者Marinsky, Glendenin & Coryell

出典：IUPAC 2021標準原子量 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST。~が付いた値は、測定値ではなく予測値です。

縮尺どおりの大きさ

How big is a プロメチウム atom?

Radius 183 pm — that is 0.183 nm, so about 2732 million of them side by side would span a millimetre.

熱範囲

Solid, liquid, gas — and when

プロメチウム is liquid over a 1958 K window, from 1315 K to 3273 K.

位置

表での位置

プロメチウム sits in the lanthanide series, printed below the main grid.

OTHER ランタノイド

57La 58Ce 59Pr 60Nd 62Sm 63Eu 64Gd 65Tb 66Dy 67Ho 68Er 69Tm 70Yb 71Lu
All ランタノイド

物語

プロメチウムとは何か、そしてどのように発見されたか

The only lanthanide with no stable isotope — it decayed away and had to be made in a reactor.

The discovery of プロメチウム

🔍 欠けた元素の謎

メンデレーエフの予測（1869年）

ドミトリ・メンデレーエフが周期表を整理したとき、ネオジムとサマリウムの間に元素が存在すると予測し、それを「エカネオジム」と呼びました。それから約70年間、この元素は化学における最も見つけにくい未発見の部分として残りました。

誤った主張と混乱（1900年代～1920年代）

複数の科学者が元素61の発見を主張しました：

  • 1902年：ボフスラフ・ブラウネルは希土類の残留物中で発見したと考えました
  • 1914年：ヘンリー・モーズリーのX線研究がその存在を示唆しました
  • 1924年：イタリアの科学者たちはブラジル産モナザイトから分離したと主張しました

これらの主張はすべて、分離技術が不十分だったことと、隣接する元素による汚染のため、後に誤りだと証明されました。

オークリッジでの突破口（1945年）

オークリッジ国立研究所のチャールズ・コリエル、ジェイコブ・マリンスキー、ローレンス・グレンデニンは、マンハッタン計画の期間中、ついにウランの核分裂生成物から元素61を分離しました。高度なイオン交換クロマトグラフィーを用いて、この放射性元素を決定的に同定し、分離しました。

命名をめぐる論争（1945～1950年）

発見者たちは当初、原子時代にちなみ「アトミウム」と名付けることを提案しましたが、その名前は認められませんでした。数年にわたる議論の末、神々から火を盗んだギリシャ神話の巨人プロメテウスにちなみ、「プロメチウム」と名付けました。これは人類が核の火を制御したことを象徴しています。

科学的検証

この発見は、次の方法で確認されました：

  • 特徴的な崩壊パターンを示すベータ線分析
  • プロメチウム化合物のX線結晶構造解析
  • 原子量147を確認する質量分析
  • ランタノイドの性質を証明する化学分離
⚡ 歴史的意義：プロメチウムの発見はランタノイド系列の完成を示し、ウランより原子番号の小さい周期表上のすべての空欄を核合成によって埋められることを実証しました。

用途

プロメチウムの用途

🚀 高度な核応用

プロメチウムは、安定同位体を持たない唯一の放射性希土類元素であり、特殊な核技術において独自の役割を果たしています。プロメチウム-147は、比較的安全なエネルギー準位（225 keV）のベータ線を放出するため、太陽電池が役に立たない深宇宙ミッションに電力を供給する原子力電池に適しています。

宇宙探査技術

NASAなどの宇宙機関は、太陽エネルギーが不十分になる木星以遠へ向かう宇宙機に、プロメチウム放射性同位体熱電発電機（RTG）を利用しています。これらの小型電源は、土星、ウラン、星間空間へのミッションで、搭載機器に数十年にわたり安定した電力を供給します。

医学研究への応用

核医学では、プロメチウム-147は代謝過程や臓器機能を研究するためのベータ線放出トレーサーとして使われています。比較的短い半減期（2.6年）により、患者への長期的な放射線被ばくを最小限に抑えながら、詳細な画像化が可能です。

精密計測機器

高性能な科学機器では、半導体製造において極めて薄い材料の厚さを測定する厚さ計としてプロメチウムを使用します。安定したベータ線放出により、マイクロエレクトロニクス製造の品質管理に不可欠な精密測定が可能になります。

特殊照明システム

非常口表示や航空機の計器パネルでは、プロメチウムの蓄光性が利用されています。ベータ線が蛍光体塗膜を励起して発光させるため、外部電源なしで何年も続く自家発電型の照明を実現できます。

⚠️ 特別な取り扱いが必要です：プロメチウムは放射性であるため、すべての用途で厳格な放射線安全手順と専用の封じ込めシステムが必要です。

🔬 特殊な科学用途

原子力電池

プロメチウム-147は、ペースメーカー、遠隔気象観測所、極限環境の科学機器に使われるベータボルタイック電池に電力を供給します。これらの電池は、保守なしで10～20年間安定した電力を供給できるため、近づくことが困難な設備にとって非常に価値があります。

発光塗料技術

軍事および航空業界では、計器の文字盤、方位磁針の目盛り、非常用照明システムにプロメチウム系の放射性発光塗料を使用しています。自発光性により、重要な用途で外部光源に依存する必要がなくなります。

研究所の機器

科学研究施設では、核物理実験や環境監視システムにおける正確な測定を確保するため、検出機器のベータ線放射校正にプロメチウム線源を使用しています。

品質管理システム

製造業では、紙、プラスチック、金属板の製造における厚さ監視システムにプロメチウム-147を利用し、材料に物理的に接触せずリアルタイムで品質を保証しています。

🚀 新たな用途

  • モノのインターネット（IoT）センサー用マイクロ原子力電池
  • 深海探査機器の電源
  • 自動運転車のセンサー校正システム
  • 宇宙居住施設の非常用照明システム

由来

天然での存在

0 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 0% of elements

🧪 特殊な人工起源

天然での安定性がない

プロメチウムは、安定同位体を持たない唯一のランタノイドです。鉱床に存在する他の希土類元素とは異なり、プロメチウムは天然ではウラン鉱石中の核分裂生成物としてごく微量しか存在せず、その濃度はほとんど検出できないほど微小です。

原子炉での生成

現在使われているプロメチウムのほぼすべては、原子炉の運転によって生じています。最も有用な同位体であるプロメチウム-147は、専用の研究用原子炉でネオジム-146に中性子を照射して生成され、世界全体で年間約1～2グラムが得られます。

恒星内元素合成

宇宙では、プロメチウムは恒星内の核過程で生成されますが、蓄積する前に急速に崩壊するため、検出可能な量にはなりません。天文学者は一部の変光星でプロメチウムのスペクトル線を確認しており、恒星内部の状態や元素合成の仕組みを知る手がかりになっています。

ウランの崩壊系列

天然のウラン-235の核分裂では、時折プロメチウム同位体が生成されますが、これらは数年から数十年以内に崩壊します。最もウランに富む鉱床でさえ、鉱石1キログラムあたりのプロメチウム濃度は10⁻¹⁸グラム未満です。

研究室での合成

研究施設では、次の方法でプロメチウムを生成します：

  • 中性子放射化によるネオジム標的の処理
  • サマリウム試料へのイオン照射
  • 原子炉の核分裂生成物からの分離
  • 研究に必要な量を得るための粒子加速器による合成
💎 究極の希少性：プロメチウムは地球上で最も希少な元素の一つと考えられており、世界全体の存在量は常時1キログラム未満と推定されています。

取り扱い

安全性

プロメチウムは放射性です。 It has no stable isotope — every nucleus decays. 取り扱いには適切な遮蔽と許可が必要です。

☢️ 放射線安全が最重要です

放射線の危険性

主なリスク：プロメチウム-147は、最大エネルギー225 keVのベータ線（電子）を放出します。ベータ粒子の透過力が限られているため外部被ばくのリスクは比較的低い一方、体内汚染は深刻な健康上の脅威となります。

個人用保護具

  • 白衣とニトリル手袋（二重）
  • サイドシールド付きの保護眼鏡
  • 粉末を扱う際の呼吸用保護具
  • 個人線量計バッジの着用が必要です

取り扱い手順

作業は放射線用ドラフトチャンバー内で、陰圧にして行う必要があります。可能な場合は遠隔操作用の器具を使用してください。プロメチウム作業区域では、飲食や化粧を決して行わないでください。すべての線源を厳格に在庫管理してください。

汚染の防止

作業面は吸収性の裏面プラスチック加工紙で覆う必要があります。研究室を出る前に、放射線検出機器で手、衣服、作業区域を確認してください。適切な洗浄液で表面を除染してください。

緊急時の手順

汚染事故：直ちに放射線安全管理責任者へ連絡してください。汚染された衣服を脱ぎ、十分にシャワーを浴びてください。体内被ばくの可能性について、医療機関で診察を受けてください。こぼれた物質の清掃には、専用の手順と機器が必要です。

保管要件

遮蔽容器に入れ、施錠された表示付きの放射線管理区域内で保管してください。温度記録と目視点検の予定を維持してください。線源は毎月棚卸しし、毎年漏出試験を行う必要があります。

🚨 緊急時：プロメチウムに関する事故や汚染の疑いがある場合は、直ちに所属機関の放射線安全管理責任者へ連絡してください。

簡単な回答

プロメチウム：よくある質問

What is プロメチウム?

プロメチウム (symbol Pm) is element 61 on the periodic table, a ランタノイド in period 6. The only lanthanide with no stable isotope — it decayed away and had to be made in a reactor. At room temperature it is a solid, and it is radioactive.

What is the electron configuration of プロメチウム?

プロメチウム's ground-state electron configuration is [Xe] 4f⁵ 6s², giving 6 occupied shells holding 2, 8, 18, 23, 8, 2 electrons respectively.

What are the melting and boiling points of プロメチウム?

プロメチウム melts at 1315 K (1041.9 °C) and boils at 3273 K (2999.9 °C).

What is the atomic mass of プロメチウム?

プロメチウム has no stable isotope, so it has no standard atomic weight. The figure quoted, 145, is the mass number of its longest-lived known isotope.

How dense is プロメチウム?

プロメチウム has a density of 7.26 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of プロメチウム is about 7.3× heavier.

What is the electronegativity of プロメチウム?

プロメチウム has a Pauling electronegativity of 1.13. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). A value this low means it readily gives its outer electrons away, forming positive ions.

Who discovered プロメチウム, and when?

プロメチウム was discovered in 1945 by Marinsky, Glendenin & Coryell. It is named after prometheus, who stole fire from the gods.

How common is プロメチウム on Earth?

プロメチウム does not occur naturally on Earth in any meaningful quantity — it is made in a reactor or an accelerator.

Is プロメチウム radioactive?

Yes. プロメチウム has no stable isotope — every one of its nuclei decays. It does not occur in usable quantities in nature and must be synthesised.

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