Promethium

Promethium - Elementsymbol Pm, Ordnungszahl 61 - ist ein in der Natur nur in geringsten Spuren auftretendes und ansonsten künstlich hergestelltes, radioaktives, metallisches, chemisches Element aus der Gruppe der Lanthanoide (Seltene Erden).

Promethium ist der am seltensten auftretende Vertreter der Lanthanoide - und das einzige Element dieser Gruppe ohne stabile Isotope. Natürliche Vorkommen bestehen zu 100 % aus dem Nuklid Pm-147 und belaufen sich auf geschätzte 1000 Gramm insgesamt auf der Erde, hauptsächlich in einigen Uranerzen. Promethium-147 für Anwendungen in Forschung und Technik wurde aus den ausgebrannten Brennelementen von Kernreaktoren künstlich gewonnen.

Übersicht: Allgemeine Daten zum Promethium

Bezeichnung:Promethium Andere Namen:Element 61 Symbol:Pm Ordnungszahl:61 Atommasse:146,9151385(26) u Periodensystem-Stellung:6. Periode, f-Block, Lanthanoide Gruppen-Zugehörigkeit:Seltene Erden Entdeckung:1945 - J. A. Marinski, L. E. Glendenin, C. D. Coryell. Bedeutung des Namens:Zu Ehren des griechischen Helden Prometheus, der Zeus das Feuer stahl und es den Menschen brachte. Historische Bezeichnungen:Illinium, Florentium, Cyclonium, Prometheum (alle verworfen). Irdisches Vorkommen:Außerst selten; weniger als 1 Kilogramm insgesamt auf der Erde als Pm-147. Englischer Name:Promethium CAS-Nummer:7440-12-2 InChI-Key:VQMWBBYLQSCNPO-UHFFFAOYSA-N

Das Promethium-Atom

Das Pm-Atom - und damit das chemische Element Promethium - ist eindeutig durch die 61 positiv geladenen Protonen im Atomkern definiert. Für den elektrischen Ausgleich im ungeladenen Promethium-Atom sorgt die gleiche Anzahl an Elektronen.

Für Unterschiede bei den Atomkernen sorgen die Kernbausteine der Neutronen. Diese Atomsorten werden unter dem Begriff Promethium-Isotope bzw. Pm-Nuklide zusammengefasst (Isotopen-Daten: siehe dort).

Die relative Atommasse wird des Promethium wird mit 145 u angegeben; wie üblich ist es bei Elementen, die ausschließlich radioaktive und damit instabile Nuklide besitzen, die Masse des Isotops mit der längsten Halbwertszeit.

Elektronenkonfiguration

Symbol	OZ	Kurzform
Pm	61	[Xe] 4f⁵ 6s²

Langform:

1s	2s	2p	3s	3p	3d	4s	4p	4d	4f	5s	5p	5d	5f	6s	6p	6d	6f
2	2	6	2	6	10	2	6	10	5	2	6			2

Ionisierungsenergien

Die folgende Tabelle listet die Bindungsenergien bzw. die Ionisierungsenergien IE des Promethiums auf, also die erforderliche Energie in Elektronenvolt (eV), um ein bestimmtes Elektron von einem Pm-Atom zu trennen.

1. IE:

5,582 eV

2. IE:

10,90 eV

3. IE:

22,3 eV

4. IE:

41,1 eV

Elektronenbindungsenergie

Die nachfolgende Tabelle listet die Elektronenbindungsenergien der einzelnen Promethium-Elektronen in den jeweiligen Orbitalen auf. Die Werte sind in Elektronenvolt (eV) angegeben.

K	LI	LII	LIII
1s	2s	2p_1/2	2p_3/2
45184	7428	7013	6459

Weitere Daten

Atomradius:205 pm (berechnet)
185 pm (empirisch, nach Slater) Kovalente Radien:199 pm (nach Cordero et al.)
173 pm (in Einfach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
135 pm (in Zweifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.) Van-der-Waals-Radius:200 pm Molvolumen:20,23 cm³ mol^-1 Fluoreszenz-Ausbeute:ω_K: 0,922; ω_L1: 0,066; ω_L2: 0,145; ω_L3: 0,142 Coster-Kronig-Übergänge:F₁₂: 0,19; F₁₃: 0,25; F₂₃: 0,156

Spektrallinien des Promethiums

Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Emissionsspektrum des Promethiums mit den charakteristischen Spektrallinien im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 nm:

Chemische Daten

Elektronegativität:1,13 nach PaulingElektronaffinität:0,129 eV bzw. 12,45 kJ mol^-1Oxidationsstufen:+3 (+2)

Standardpotentiale

Normalpotential des Promethiums:

E⁰ (V)	N_ox	Name Ox.	Ox.	e^-	⇔	Red.	Name Red.	N_ox
-2,6	+ III	Promethium(III)-Kation	Pm³⁺	+ e^-	⇔	Pm²⁺	Promethium(II)-Kation	+ II
-2,30	+ III	Promethium(III)-Kation	Pm³⁺	+ 3 e^-	⇔	Pm (s)	Promethium	0
-2,2	+ II	Promethium(II)-Kation	Pm²⁺	+ 2 e^-	⇔	Pm (s)	Promethium	0

Material- und physikalische Eigenschaften des Promethiums

Die nachfolgende Tabelle führt einige physikalische Daten sowie Materialeigenschaften des reinen Promethium-Metalls (α-Pm) auf.

Schmelzpunkt:1042 °C Schmelzenthalpie (molar):7,13 kJ mol^-1 Siedepunkt:3000 °C Verdampfungsenthalpie:289 kJ mol^-1 Wärmekapazität:24,3 J mol^-1 K^-1 (molar) Thermische Leitfähigkeit:17,9 W m^-1 K^-1 Wärmeausdehnung:9,0 μm m^-1 K^-1 bei 25 °C Elektrischer Widerstand:17,9 μΩ m bei 20 °C Dichte:7,26 g cm^-3 (20 °C) Elastizitätsmodul:46,9 GPa, α-Pm (Young Modulus) Kompressionsmodul (isotherm):35 GPa 300 K, geschätzt Kompressibilität (isotherm):0,0285 GPa^-1 300 K, geschätzt Poisson-Zahl:0,28 (Querdehnzahl, dimensionslos) Kristallstruktur:Doppelt-hexagonal dichteste Kugelpackung - dhcp Gitterkonstanten:a = 365 pm, c = 1165 pm; z = 4 Pearson-Symbol:hP4 Magnetismus:paramagnetisch Molare Standard-Entropie:187,1 J mol^-1 K^-1 (gasförmig)

Diese beschriebene α-Form wandelt sich beim Erhitzen auf 890 °C in eine kubisch-zentrierte (bcc) Β-Promethium-Phase um: Fm3m - Nr. 225, a = b = c = 410 pm; Z = 4 Pearson-Symbol: cF4; Dichte: 6,99 g cm^-3.

Literatur und Quellen

[1] - J. A. Marinsky, L. E. Glendenin, C. D. Coryell:
The Chemical Identification of Radioisotopes of Neodymium and of Element 61.
In: The Journal of the American Chemical Society, 1947, DOI 10.1021/ja01203a059.

[2] - NN:
Promethium, the New Name for Element 61.
In: Nature, 1948, DOI 10.1038/162175a0.

Kategorie: Chemische Elemente

Letzte Änderung am 09.01.2023.

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