Кръстен на Прометей, който откраднал огъня. Радиоактивен и синтезиран в ядрени реактори — някога захранвал светещите циферблати на часовници.

Прометий — Pm · №61

Прометий (Pm) — химичен елемент №61

В периодичната таблица на елементите има едно празно място, което чакало запълване повече от десетилетия — елемент №61. Когато накрая го открили, го кръстили на титана от гръцката митология, откраднал огъня от боговете. Подходящо, защото прометият се ражда само в ядрен огън.

История на откриването

В края на XIX век химиците вече знаели, че между неодима и самария трябва да съществува елемент. Менделеев го предвидил. Боhr го потвърдил теоретично. Но десетилетия наред никой не можел да го открие — защото не можел: в земната кора прометият практически не съществува. Всичките му изотопи са радиоактивни и се разпадат толкова бързо, че дори да се е образувал при раждането на Земята, отдавна е изчезнал. Няколко грама се срещат естествено в уранови руди, но само като следи от спонтанното делене на урана — буквално трилионни части от грама.

Между 1926 и 1942 г. поне три екипа обявяват, че са открили елемент №61. Американци го кръщават „илиний", италианци — „флоренций". Всеки път проверките показват грешка. Истинското откритие чака края на Втората световна война. Три учени от американския Манхатански проект — Джей Марински, Лорънс Гленденин и Чарлс Кориел — работят в Ок Ридж, Тенеси, с радиоактивни продукти от делението на уран в ядрен реактор. Чрез йонообменна хроматография — тогава съвсем нов метод — те изолират два изотопа на непознат елемент. Годината е 1945. Поради секретния характер на работата обаче официалното съобщение идва едва три години по-късно, през 1948 г.

Името предлага съпругата на Кориел — Грейс Мери. Прометей, откраднал огъня от Олимп и дал го на хората, изглежда идеален символ за елемент, роден от ядрения огън и крещящо нов за науката. МАС одобрява официалното наименование „прометий" (на английски: promethium) през 1949 г. Митологичният Прометей бил наказан вечно — завързан за скала, с орел, кълвящ черния му дроб всеки ден. Елементът, кръстен на него, по ирония на съдбата е обречен да се разпада и изчезва.

Физични свойства

Прометият е сребристобял метал с плътност 7.26 g/cm³ — по-тежък от желязото, но не толкова плътен, колкото оловото. Топи се при 1042 °C, а кипи чак при 3000 °C, което е типично за лантанидите — групата редкоземни метали, към която принадлежи. Кристализира в хексагонална близко-наредена структура при стайна температура.

Заради радиоактивността му физичните му свойства са изключително трудни за измерване точно — никога не е имало достатъчно от него, за да може да се работи спокойно. Повечето данни са получени от микрограмови количества или са изчислени теоретично. Прометият излъчва предимно бета-лъчение. Най-стабилният му изотоп, Pm-145, има период на полуразпад само 17.7 години — геологически погледнато, мигновено.

Химични свойства

Като типичен лантанид, прометият се проявява почти изключително в степен на окисление +3. Тривалентният йон Pm³⁺ е бледорозов до жълт в разтвор и се държи много подобно на съседите си в периодичната таблица — неодима отляво и самария отдясно. Тази прилика е и причината изолирането му да е толкова трудно: обикновените химични методи не могат да разграничат лантанидите, затова откривателите му прибягват към йонообменна хроматография.

Прометият реагира с кислород, образувайки оксид Pm₂O₃. Реагира с вода, отделяйки водород. Образува и типичните лантанидни съединения — халиди (PmF₃, PmCl₃), нитрат, сулфат. Всички те са радиоактивни и с лабораторна стойност единствено за изследвания. Забавното е, че химията на прометия е добре позната теоретично, но почти никой никога не я е наблюдавал на практика в достатъчни количества, за да я потвърди директно.

Къде го срещаме

Не го срещаме почти никъде — и това е точният отговор. Прометият е единственият лантанид без стабилни или дълготрайни изотопи, и единственият елемент от първите 83 в таблицата, за когото можем да кажем, че практически не съществува в земната кора. Изкуствено се произвежда в ядрени реактори като страничен продукт от делението на уран-235. Количествата са измерими в грамове годишно в световен мащаб.

Най-известната му употреба е вече историческа: прометий-147 се е използвал в светещи циферблати на часовници и инструментални панели — особено след 1960-те, когато радиумът бил забранен. Бета-частиците от Pm-147 удрят фосфоресцентен екран и предизвикват слаба светлина, без да изискват батерия. Същият принцип стои зад т.нар. атомни батерии (бетавотаични клетки), в които прометият превръща бета-лъчението директно в електричество. Такива батерии са използвани в сателити и сърдечни пейсмейкъри от 60-те и 70-те години на XX век — малки, с дълъг живот и без нужда от зареждане.

Днес прометият се изследва предимно академично. Малки количества се използват за калибриране на спектрометри и за изследвания в ядрената физика. Нищо от него не се купува в магазин и не влиза в потребителски продукти.

Биологична роля

Прометият няма никаква биологична роля. Тялото не го разпознава, не го използва и не го търси. Дозите, с които реално би могъл да влезе в контакт човек, са толкова микроскопични, че единствената биологична последица е радиационното увреждане — бета-лъчението може да увреди ДНК при достатъчна експозиция. Той не е биогенен елемент по никакъв критерий.

Любопитни факти

Последният от лантанидите, чието съществуване е потвърдено. Всички останали лантаниди са открити преди 1907 г. Прометият чака до 1945 г. — почти четири десетилетия по-дълго от следващия „закъснял" елемент в тази група.

Открит е по-рано от германия и технеция? Не точно — технеций (елемент №43) е открит през 1937 г., а прометият е вторият елемент, за когото е доказано, че няма стабилни изотопи. И двата са „дупки" в таблицата, запълнени от изкуствен синтез, а не от природни проби.

Невъоръженото Слънце го вижда по-добре от нас. Прометий е открит спектроскопски в атмосферата на определени звезди от тип Ap (аномално пекулярни звезди). Там ядрените реакции го произвеждат непрекъснато, така че той не успява да изчезне. На Земята — различна история.

Толкова рядък, че цената му е безсмислена. Прометий-147 се продава (за научни цели) на цени от порядъка на хиляди долари за грам. Но „купен" не значи „намерен в природата" — всеки грам е произведен в реактор.

Митологичното наказание се оказа пророческо. Прометей бил осъден на вечно страдание. Елементът, кръстен на него, е осъден на вечен разпад — нито един негов атом не може да съществува вечно. Всеки изотоп се превръща в нещо друго, неизменно. Може би по-добра метафора за радиоактивност от тази трудно може да се намери.

Прометият е може би най-„митологичният" химичен елемент — не само заради името си, но и заради историята: търсен десетилетия, открит в огъня на ядрена верижна реакция, и толкова нетраен, че природата сама не може да го задържи. Ако искате да разберете повече за съседите му в периодичната таблица на елементите, от неодима до самария, всеки от тях разказва своя не по-малко интересна история.

Разгледайте всички Химия в Uchitel.bg →