periodiek systeem

Promethium

Wat is Promethium?

Promethium heeft atoomnummer 61 en symbool Pm. Het is een metaal dat zelden in de natuur voorkomt. Het is een kunstmatig en radioactief element en het behoort tot de lanthaniden. Het kan verkregen worden via splijtingsproducten van andere elementen waaronder plutonium, thorium en uranium. Het element komt in hele kleine hoeveelheden voor in uraniumertsen. Astronomen hebben promethium waargenomen in spectra van sterren in de Andromeda-nevel.

Gegevens

Tabel 1 – gegevens element Promethium
Symbool Pm
Volledige naam Promethium
Atoomnummer 61
Atoommassa (g.mol-1 ) 144,91
Groep Lanthaniden
Elektronegativiteit (Pauling) 1,13
Dichtheid (g.cm-3 bij 20 °C) 7,22
Smeltpunt (°C) 1168
Kookpunt (°C) 2460
Vanderwaalstraal (nm)
Ionstraal (nm)
Elektronenconfiguratie [Xe]4f56s2
Eerste ionisatiepotentiaal (kJ.mol-1) 534,6
Tweede ionisatie potentiaal (kJ.mol-1) 1051,70
Derde ionisatiepotentiaal (kJ.mol-1) 2151,64
Standaard potentiaal (V) -2, 42
Ontdekt door Bohuslav Brauner in 1902

Het element is paramagnetisch en er zijn 9 isotopen bekend. Bij kamertemperatuur is promethium een vaste stof. Het heeft een kookpunt van 2460 °C. vanwege de radioactiviteit is er weinig bekend over de chemische eigenschappen van het element. Men neemt aan dat de eigenschappen overeenkomen met andere zeldzame aarden zoals cerium, scandium, europium en neodymium. Het smeltpunt is lager dan dat van samarium maar hoger dan dat van neodymium. Er zijn meer dan 30 verbindingen met promethium gemaakt waaronder verbindingen met waterstof, zuurstof en halogenen. Promethiumzouten hebben een groene of blauwe gloed.

Het element heeft geen stabiele isotopen. Promethium-151 heeft een halfwaardetijd van 1,18 dagen. De halfwaardetijd van promethium-148 is ongeveer 43 dagen. Promethium-147 is het enige isotoop met commerciële toepassingen. Alle elementen in het periodiek systeem hebben minimaal één radioactief isotoop. Echter er zijn maar twee elementen met een atoomnummer kleiner dan 83 die alleen radioactieve isotopen hebben. Dit zijn promethium en technetium.

Bohr-Rutherford diagram

elektronenschilconfiguratie van 61 Promethium
elektronenschilconfiguratie van 61 Promethium

CC BY-SA 2.0 ukLink

Radioisotopen

Tabel 2 – radioisotopen van promethium
Nuclide Isotopische massa (u) Halveringstijd
126Pm 125,95752 0,5 s
127Pm 126,95163 1 s
128Pm 127,94842 1,0 s
129Pm 128,94316 3 s
130Pm 129,94045 2,6 s
131Pm 130,93587 6,3 s
132Pm 131,93375 6,2 s
133Pm 132,92978 15 s
134Pm 133,92835 22 s
135Pm 134,92488 49 s
136Pm 135,92357 107 s
137Pm 136,92047 2 min
138Pm 137,91954 10 s
139Pm 138,91680 4,15 min
140Pm 139,91604 9,2 s
141Pm 140,91355 20,90 min
142Pm 141,91287 40,5 s
143Pm 142,91093 265 dagen
144Pm 143,91259 363 dagen
145Pm 144,91274 17,7 jaar
146Pm 145,91469 5,53 jaar
147Pm 146,91513 2,6234 jaar
148Pm 147,91747 5,368 dagen
149Pm 148,91833 53,08 uur
150Pm 149,92098 2,68 uur
151Pm 150,92120 28,40 uur
152Pm 151,92349 4,12 min
153Pm 152,92411 5,25 min
154Pm 153,92646 1,73 min
155Pm 154,92810 41,5 s
156Pm 155,93106 26,70 s
157Pm 156,93304 10,56 s
158Pm 157,93656 4,8 s
159Pm 158,93897 1,47 s
160Pm 159,94299 2 s
161Pm 160,94586 700 ms
162Pm 161,95029 500 ms
163Pm 162,95368 200 ms

Toepassingen

Promethium-147 wordt gebruikt in atoombatterijen. Het element kan gebruikt worden als energiebron omdat er tijdens het verval energie vrijkomt. Promethiumbatterijen zijn een alternatief voor andere soorten batterijen die te zwaar of te groot zijn. Ze zijn een efficiënte energievoorziening in ruimtesondes en satellieten. Voor dagelijks gebruik zijn ze veel te duur. Promethiumbatterijen hebben een levensduur tot wel 5 jaar. Andere mogelijke toepassingen van promethium zijn in de fabricage van batterijen voor pacemakers, horloges en raketten.

Ontdekking

Promethium werd in 1945 ontdekt door de chemicus Jacob Marinsky. Hij gebruikte neutronen om neodymium te bombarderen en maakte op die manier promethium. Marinsky en Glendanin wisten ook promethium te extraheren uit splijtingsproducten. Het duurde tot 1963 voor het eerste promethium werd geproduceerd. Tegenwoordig gebruiken wetenschappers deeltjesversnellers om het element te isoleren.

Gezondheid & gevaar

Het element heeft geen biologische rol. Het is onbekend hoeveel promethium er op Aarde voorkomt. Uitgaande van het feit dat promethium een zeldzaam metaal is wordt aangenomen dat het geen direct gevaar vormt voor planten en dieren. Laboratoriumexperimenten hebben aangetoond dat het metaal zich opstapelt aan het oppervlak van botten. Het kost tijd om het weer uit het lichaam te verwijderen. Promethium is erg radioactief en moet voorzichtig worden behandeld. Beschermende kleding, veiligheidsbrillen en handschoenen zijn verplicht. Alle verbindingen met promethium zijn zeer giftig en metaalstof kan leiden tot een explosie of brand. Promethium komt oorspronkelijk voor op Aarde maar nu alleen nog maar als sporenelement. Dat komt door het radioactieve verval. Het element wordt alleen gebruikt in onderzoeksinstituten en nucleaire installaties.

Spectra

Absorptiespectrum

Emissiespectrum