Prometi

De Viquipèdia
Salta a la navegació Salta a la cerca
Prometi
61Pm
neodimiprometisamari
-

Pm

Np
Aspecte
Metàl·lic



Línies espectrals del prometi
Propietats generals
Nom, símbol, nombre Prometi, Pm, 61
Categoria d'elements Lantànids
Grup, període, bloc n/d6, f
Pes atòmic estàndard [145]
Configuració electrònica [Xe] 6s2 4f5
2, 8, 18, 23, 8, 2
Configuració electrònica de Prometi
Propietats físiques
Fase Sòlid
Densitat
(prop de la t. a.)
7,26 g·cm−3
Punt de fusió 1.315 K, 1.042 °C
Punt d'ebullició 3.273 K, 3.000 °C
Entalpia de fusió 7,13 kJ·mol−1
Entalpia de vaporització 289 kJ·mol−1
Propietats atòmiques
Estats d'oxidació 3 (òxid bàsic feble)
Electronegativitat ? 1,13 (escala de Pauling)
Energies d'ionització 1a: 540 kJ·mol−1
2a: 1.050 kJ·mol−1
3a: 2.150 kJ·mol−1
Radi atòmic 183 pm
Radi covalent 199 pm
Miscel·lània
Estructura cristal·lina Hexagonal
Prometi té una estructura cristal·lina hexagonal
Ordenació magnètica Paramagnètic[1]
Resistivitat elèctrica (t. a.) est. 0,75 µΩ·m
Conductivitat tèrmica 17,9 W·m−1·K−1
Dilatació tèrmica (t. a.) (α, poli)
est. 11 µm/(m·K)
Mòdul d'elasticitat (forma α) est. 46 GPa
Mòdul de cisallament (forma α) est. 18 GPa
Mòdul de compressibilitat (forma α) est. 33 GPa
Coeficient de Poisson (forma α) est. 0,28
Nombre CAS 7440-12-2
Isòtops més estables
Article principal: Isòtops del prometi
Iso AN Semivida MD ED (MeV) PD
145Pm sin 17,7 a ε 0,163 145Nd
146Pm sin 5,53 a ε 1,472 146Nd
β 1,542 146Sm
147Pm traça 2,6234 a β 0,224 147Sm

El prometi és un element químic de la taula periòdica, el símbol del qual és Pm i el seu nombre atòmic és 61, i pertany al grup dels lantanoides. Tots els seus isòtops són radioactius. El prometi és un dels dos elements radioactius que a la taula periòdica els precedeixen i els segueixen elements amb isòtops estables, l'altre és el tecneci. El prometi només mostra un estat d’oxidació estable de +3.

Història[modifica]

El 1902 Bohuslav Brauner sobre la base de la llei periòdica de Dmitri Mendeléiev suggerí que hi havia un element aleshores desconegut, amb propietats intermèdies entre les dels elements coneguts neodimi i samari;[2] així ho confirmà el 1914 Henry Moseley, que, després d'haver mesurat els nombres atòmics de tots els elements aleshores coneguts, trobà que el neodimi i el samari tenien números atòmics 60 i 62, respectivament, i que faltava l'element de número atòmic 61.[3] El 1926, dos grups (un italià i un americà) afirmaren haver aïllat una mostra de l’element 61; ambdós "descobriments" aviat es demostraren falsos. El 1938, durant un experiment nuclear realitzat a la Universitat Estatal d'Ohio, es produïren uns quants nuclids radioactius que, certament, no eren radioisòtops del neodimi ni del samari, però no pogueren aportar cap prova química que corresponien a l'element 61 i el descobriment no fou reconegut. Finalment, el prometi fou produït i caracteritzat per primera vegada al Laboratori Nacional de Oak Ridge el 1945 per Jacob A. Marinsky, Lawrence E. Glendenin i Charles D. Coryell, mitjançant la separació i l’anàlisi dels productes de fissió del combustible d’urani irradiats en un reactor de grafit. El resultats noforen publicats fins al 1947 degut a que les investigacions eren secret militar durant la II Guerra Mundial.[4][5] Els descobridors proposaren el nom de "prometeu" (posteriorment es va canviar l'ortografia), derivat de Prometeu, el tità de la mitologia grega, que robà el foc del Mont Olimp i el donà als humans, per simbolitzar "l'atreviment i el possible mal ús de la ciència per part de la humanitat".[6] Tot i això, una mostra del metall només s'obtingué el 1963.

Obtenció[modifica]

El prometi és extremadament rar, amb aproximadament 500–600 g de forma natural a l'escorça terrestre. Hi ha dues possibles fonts per al prometi natural: una desintegració radioactiva poc probable de l'europi 151 natural que produeix prometi 147, i com a isòtop producte de la poc probable fissió espontània de l'urani (diversos isòtops). Com que el prometi natural és extremadament escàs, se sintetitza típicament bombardejant urani 235 amb neutrons tèrmics per produir prometi 147 com a producte de fissió.

Propietats[modifica]

Propietats físiques[modifica]

El prometi és un metall de densitat 7,26 g/cm³, punt de fusió 1042 °C i punt d'ebullició calculat de 3000 °C. Un àtom de prometi té 61 electrons, disposats en la configuració electrònica [Xe] 4f56s2. En formar compostos, l’àtom perd els seus dos electrons més exteriors i un dels electrons 4f. El radi atòmic de l'element, 183 pm, és el segon més gran de tots els lantànoides, però només és lleugerament superior als dels elements veïns. És l’excepció més notable de la tendència general de la contracció dels àtoms de lantanoides amb l’augment del seu nombre atòmic. Moltes propietats del prometi depenen de la seva posició entre els lantanoides i són intermèdies entre les del neodimi i les del samari. Per exemple, el punt de fusió, les tres primeres energies d’ionització i l’energia d’hidratació són majors que les del neodimi i inferiors a les del samari; de la mateixa manera, l’estimació del punt d’ebullició, radi iònic del Pm3+ i entalpia de formació estàndard de gas monatòmic és més gran que la del samari i menor que la del neodimi.[7]

Propietats químiques[modifica]

El prometi pertany al grup dels lantanoides i químicament és molt similar als elements veïns. A causa de la seva inestabilitat, els estudis químics sobre el prometi són incompletos. Tot i que s’han sintetitzat uns quants compostos, no estan completament estudiats; en general, solen ser de color rosat o vermell. El tractament de solucions àcides que contenen ions amb amoníac es tradueix en un sediment gelatinós de hidròxid de prometi, marró clar, , insoluble en aigua. Quan es dissol en àcid clorhídric, es produeix el clorur, groc i soluble en aigua, ; de la mateixa manera, quan es dissol en àcid nítric, es produeix el nitrat, . Aquest últim també és ben soluble; quan s’asseca, forma cristalls rosats, similars a . La configuració d’electrons per a és [Xe] 4f4, i el color de l’ió és de color rosa. El símbol del terme fonamental és 5I4. El sulfat és lleugerament soluble, igual que els altres sulfats dels lantanoides.

Isòtops[modifica]

Tots els isòtops del prometi són inestables; el que té un període de simedeintegració major és el prometi 145 (17,7 a). Es coneixen un total de 38 isòtops radioactius de prometi. La seva massa oscil·la entre 126 i 163. L'isòtop menys estable, el prometi 128, té un període de semidesintegració d'un segon. A causa del curts períodes de semidesintegració dels seus isòtops, qualsevol isòtop de prometi que pugui resultar de la fissió espontània d'urani en els minerals d'urani es produiria en concentracions infinitesimals.[8]

Aplicacions[modifica]

La major part del prometi s’utilitza només per a propòsits de recerca, excepte el prometi 147, que es pot trobar fora de laboratoris. S'obté com a òxid o clorur en quantitats de mil·ligrams. Aquest isòtop no emet raigs gamma, desintegrant-se per emissió de radiació β a samari 147. La seva radiació té una profunditat de penetració relativament petita en la matèria i un període de semidesintegració relativament llarg (2,62 a).

Alguns llums de senyal fan servir una pintura lluminosa, que conté fòsfor que absorbeix la radiació β emesa pel prometi 147 i emet llum. Aquest isòtop no provoca l'envelliment del fòsfor, com ho fan els emissors α, i per tant, l'emissió de llum és estable durant uns quants anys. Originalment, s'utilitzà el radi 226 per a aquest propòsit, però després fou substituït pel prometi 147 i pel triti (hidrogen 3).[9]

En les bateries atòmiques, les partícules β emeses pel prometi 147 es converteixen en corrent elèctric disposant una petita font de prometi entre dues plaques de semiconductor. Aquestes bateries tenen una vida útil aproximada de cinc anys. La primera bateria basada en prometi es construí el 1964 i generà "uns poc mW de potència a partir d'un volum d'unes 2 polzades cúbiques, incloent blindatge".[10]

El prometi també s'utilitza per mesurar el gruix de materials avaluant la quantitat de radiació procedent d'una font de prometi que passa a través de la mostra.[11] Té possibles usos futurs en fonts de raigs X portàtils, i com a fonts auxiliars de calor o d’energia per a sondes espacials i satèl·lits[12] (tot i que el plutoni 238, emissor α, s’ha convertit en estàndard per a la majoria d’usos relacionats amb l’exploració espacial).[13]

Referències[modifica]

  1. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, a Handbook of Chemistry and Physics, 81a edició, CRC press (anglès)
  2. Laing, Michael «A Revised Periodic Table: With the Lanthanides Repositioned». Foundations of Chemistry, 7, 3, 2005, pàg. 203–233. DOI: 10.1007/s10698-004-5959-9.
  3. Littlefield, Thomas Albert; Thorley, Norman. Atomic and Nuclear Physics: An Introduction in S.I. Units. 2nd. Van Nostrand, 1968, p. 109. 
  4. Marinsky, J. A.; Glendenin, L. E.; Coryell, C. D. «The chemical identification of radioisotopes of neodymium and of element 61». Journal of the American Chemical Society, 69, 11, 1947, pàg. 2781–5. DOI: 10.1021/ja01203a059. PMID: 20270831.
  5. «Discovery of Promethium». Oak Ridge National Laboratory Review, 36, 1, 2003 [Consulta: 17 setembre 2006]. «Discovery of Promethium». Oak Ridge National Laboratory Review, 36, 1, 2003, pàg. 3.
  6. Wiberg, Egon; Wiberg, Nils; Holleman, Arnold Frederick. Inorganic Chemistry. John Wiley and Sons, 2001, p. 1694. ISBN 978-0-12-352651-9. 
  7. Greenwood, N. N. (Norman Neill). Chemistry of the elements. Butterworth-Heinemann, 2008, ©1997. ISBN 978-0-7506-3365-9. 
  8. «Promethium | chemical element» (en anglès). Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., 24-01-2018. [Consulta: 26 desembre 2019].
  9. Tykva, Richard; Berg, Dieter. Man-made and natural radioactivity in environmental pollution and radiochronology. Springer, 2004, p. 78. ISBN 978-1-4020-1860-2. 
  10. Flicker, H.; Loferski, J. J.; Elleman, T. S. «Construction of a promethium-147 atomic battery». IEEE Transactions on Electron Devices, 11, 1, 1964, pàg. 2. Bibcode: 1964ITED...11....2F. DOI: 10.1109/T-ED.1964.15271.
  11. Jones, James William; Haygood, John R. The Terrorist Effect – Weapons of Mass Disruption: The Danger of Nuclear Terrorism. iUniverse, 2011, p. 180. ISBN 978-1-4620-3932-6 [Consulta: 13 gener 2012]. 
  12. Stwertka, Albert. A guide to the elements. Oxford University Press, 2002, p. 154. ISBN 978-0-19-515026-1. 
  13. Radioisotope Power Systems Committee, National Research Council U.S.. Radioisotope power systems: an imperative for maintaining U.S. leadership in space exploration. National Academies Press, 2009, p. 8. ISBN 978-0-309-13857-4. 

Enllaços externs[modifica]