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프로메튬(←영어: Promethium 프러미시엄[*], 문화어: 프로메티움←독일어: Promethium 프로메티움[*])은 화학 원소로 기호는 Pm(←라틴어: Promethium 프로메티움[*]), 원자 번호는 61이다. 1947년우라늄의 핵분열 반응에 의해 발견됐다. 프로메튬의 모든 동위원소는 방사성이며 지각에 500 g~600 g 밖에 존재하지 않을 만큼 귀한 원소이다.(프로메튬 동위원소 참조)프로메튬은 테크네튬과 함께 안정한 동위원소가 있는 원소들 사이에 끼어 있는 주기율표상에서 2개밖에 없는 방사성 원소이다. 화학적으로 프로메튬은 란타넘족에 속한다. 프로메튬은 +3의 유일한 산화수를 갖는다.

프로메튬(61Pm)
개요
영어명Promethium
질량수145 (가장 안정적인 동위원소)
주기율표 정보
수소 (반응성 비금속)
헬륨 (비활성 기체)
리튬 (알칼리 금속)
베릴륨 (알칼리 토금속)
붕소 (준금속)
탄소 (반응성 비금속)
질소 (반응성 비금속)
산소 (반응성 비금속)
플루오린 (반응성 비금속)
네온 (비활성 기체)
나트륨 (알칼리 금속)
마그네슘 (알칼리 토금속)
알루미늄 (전이후 금속)
규소 (준금속)
인 (반응성 비금속)
황 (반응성 비금속)
염소 (반응성 비금속)
아르곤 (비활성 기체)
칼륨 (알칼리 금속)
칼슘 (알칼리 토금속)
스칸듐 (전이 금속)
타이타늄 (전이 금속)
바나듐 (전이 금속)
크로뮴 (전이 금속)
망가니즈 (전이 금속)
철 (전이 금속)
코발트 (전이 금속)
니켈 (전이 금속)
구리 (전이 금속)
아연 (전이후 금속)
갈륨 (전이후 금속)
저마늄 (준금속)
비소 (준금속)
셀레늄 (반응성 비금속)
브로민 (반응성 비금속)
크립톤 (비활성 기체)
루비듐 (알칼리 금속)
스트론튬 (알칼리 토금속)
이트륨 (전이 금속)
지르코늄 (전이 금속)
나이오븀 (전이 금속)
몰리브데넘 (전이 금속)
테크네튬 (전이 금속)
루테늄 (전이 금속)
로듐 (전이 금속)
팔라듐 (전이 금속)
은 (전이 금속)
카드뮴 (전이후 금속)
인듐 (전이후 금속)
주석 (전이후 금속)
안티모니 (준금속)
텔루륨 (준금속)
아이오딘 (반응성 비금속)
제논 (비활성 기체)
세슘 (알칼리 금속)
바륨 (알칼리 토금속)
란타넘 (란타넘족)
세륨 (란타넘족)
프라세오디뮴 (란타넘족)
네오디뮴 (란타넘족)
프로메튬 (란타넘족)
사마륨 (란타넘족)
유로퓸 (란타넘족)
가돌리늄 (란타넘족)
터븀 (란타넘족)
디스프로슘 (란타넘족)
홀뮴 (란타넘족)
어븀 (란타넘족)
툴륨 (란타넘족)
이터븀 (란타넘족)
루테튬 (란타넘족)
하프늄 (전이 금속)
탄탈럼 (전이 금속)
텅스텐 (전이 금속)
레늄 (전이 금속)
오스뮴 (전이 금속)
이리듐 (전이 금속)
백금 (전이 금속)
금 (전이 금속)
수은 (전이후 금속)
탈륨 (전이후 금속)
납 (전이후 금속)
비스무트 (전이후 금속)
폴로늄 (전이후 금속)
아스타틴 (준금속)
라돈 (비활성 기체)
프랑슘 (알칼리 금속)
라듐 (알칼리 토금속)
악티늄 (악티늄족)
토륨 (악티늄족)
프로트악티늄 (악티늄족)
우라늄 (악티늄족)
넵투늄 (악티늄족)
플루토늄 (악티늄족)
아메리슘 (악티늄족)
퀴륨 (악티늄족)
버클륨 (악티늄족)
캘리포늄 (악티늄족)
아인슈타이늄 (악티늄족)
페르뮴 (악티늄족)
멘델레븀 (악티늄족)
노벨륨 (악티늄족)
로렌슘 (악티늄족)
러더포듐 (전이 금속)
더브늄 (전이 금속)
시보귬 (전이 금속)
보륨 (전이 금속)
하슘 (전이 금속)
마이트너륨 (화학적 특성 불명)
다름슈타튬 (화학적 특성 불명)
뢴트게늄 (화학적 특성 불명)
코페르니슘 (전이후 금속)
니호늄 (화학적 특성 불명)
플레로븀 (화학적 특성 불명)
모스코븀 (화학적 특성 불명)
리버모륨 (화학적 특성 불명)
테네신 (화학적 특성 불명)
오가네손 (화학적 특성 불명)
-

Pm

Np
NdPmSm
원자 번호 (Z)61
n/a
주기6주기
구역f-구역
화학 계열란타넘족
전자 배열[Xe] 4f5 6s2
준위전자2, 8, 18, 23, 8, 2
프로메튬의 전자껍질 (2, 8, 18, 23, 8, 2)
물리적 성질
겉보기은백색, 노란색조
상태 (STP)고체
녹는점1315 K
끓는점3273 K
밀도 (상온 근처)7.26 g/cm3
융해열7.13 kJ/mol
기화열289 kJ/mol
몰열용량??? J/(mol·K)
원자의 성질
산화 상태3
(염기성 산화물)
전기 음성도 (폴링 척도)? 1.13
이온화 에너지
  • 1차: 540 kJ/mol
  • 2차: 1050 kJ/mol
  • 3차: 2150 kJ/mol
원자 반지름185 pm (실험값)
205 pm (계산값)
Color lines in a spectral range
스펙트럼 선
그 밖의 성질
결정 구조이중 조밀 육방 격자 (dhcp)
Hexagonal.svg
열팽창(실온) (α, poly)
est. 11 µm/(m·K)
열전도율17.9 W/(m·K)
전기 저항도(실온) (α, poly) est./ 0.75 μ Ω·m
자기 정렬상자성
영률(α form) est. 46 GPa
전단 탄성 계수(α form) est. 18 GPa
부피 탄성 계수(α form) est. 33 GPa
푸아송 비(α form) est. 0.28
비커스 굳기400 MPa
브리넬 굳기481 MPa
CAS 번호7440-12-2
동위체 존재비 반감기 DM DE
(MeV)
DP
145Pm 극미량 17.7 y ε 0.163 145Nd
146Pm 인공 5.53 y ε 1.472 146Nd
β- 1.542 146Sm
147Pm 인공 2.6234 y β- 0.224 147Sm
보기  토론  편집 | 출처

프로메튬은 그리스 신화에 나오는 올림포스 산의 불을 훔쳐서 인간들에게 준 티탄인 프로메테우스에서 이름이 유래되었다. 자연적으로 프로메튬은 반감기가 길어 쉽게 붕괴하지 않는 유로퓸-151의 붕괴와(이 붕괴로 프로메튬-147이 생성된다) 우라늄의 여러 동위원소의 붕괴로 생성된다. 프로메튬의 실질적인 용도에는 프로메튬-145가 가장 안정적인 동위원소임에도 불구하고 프로메튬-147의 화합물만이 이용된다. 프로메튬은 형광 페인트, 원자력 전지, 두께 측정 장치에 쓰인다. 그 이유는 자연적인 프로메튬은 대단히 존재량이 적어서 보통 우라늄-135(농축 우라늄)를 열중성자로 포격하여서 프로메튬-147을 핵분열 결과물로 합성한다.

프로메튬 원자는 61개의 전자를 가지고 있고 [Xe] 4f5 6s2전자배치를 가진다. 화합물을 만들 때 프로메튬은 4f 궤도의 전자 하나와 6s 궤도의 전자 두개를 잃어서 이온화한다. 이 원소의 원자 반지름 은 란타넘족 원소들 중 두번째로 크다. 하지만 이정도는 주변 이웃한 원소들보다 살짝 큰 정도이다. 이는 란타넘족 원소들의 원자 번호가 증가할 수록 원자 반지름이 축소하는 일반적인 추세(란타넘족 수축 참조)에 대하여 가장 눈에 띄는 예외적인 경우이다.

프로메튬의 많은 성질은 란타넘족 상에서 위치에 의한 것이 많다. 대표적인 예로 녹는점, 처음 3차까지의 이온화 에너지, 수화 에너지가 네오디뮴보다 높고 사마륨보다 낮다. 프로메튬의 추정된 끓는점, 이온의 반지름 , 그리고 1원자 기체의 표준 생성열 모두 Nd < Pm < Sm 이다. 프로메튬은 이중 육방정계 구조를 가지며 강도는 63 kg/mm2 이다. 알파 동소체를 890 ℃까지 가열하면 체심입방격자 구조를 가지는 베타 동소체가 된다.

프로메튬은 란타넘족 원소들 중 세륨 그룹으로 분류되며 화학적으로 이웃한 원소들과 상당히 비슷하다. 프로메튬은 안정 동위원소가 없어 프로메튬에 대한 화학 연구는 아직 미완료 상태이다. 몇몇 프로메튬 화합물이 합성되기는 했지만 그들 역시 전부 연구되지는 못했다. 일반적으로 프로메튬 화합물들은 분홍색 또는 빨간색 색상을 띠는 경향이 있다. Pm(OH)3는 젤리 같은 밝은 갈색의 앙금, 즉 물에 용해되지 않는 수산화물이다. 프로메튬이 염산에 용해되면 수용성인 노란색 인 PmCl3이 생성된다. 비슷한 방식으로 질산에 용해될 때는 Pm(NO3)3이 생성되며 물에 잘 녹는다. 말리면 Nd(NO3)3과 비슷하게 분홍색 결정을 만든다. Pm3+의 전자배치는 [Xe] 4f4이고 이온의 색상은 분홍색이다. 프로메튬 황산염은 약간 용해되는데 이는 다른 세륨 그룹 원소들과 비슷하다. 프로메튬의 옥살염, Pm2(C2 O4)3 • 10 H2O는 란타넘족 옥살염 중 가장 낮은 용해도를 가진다. 질산화물과는 달리 프로메튬 산화물은 대응하는 네오디뮴 염보다 사마륨 염과 더 비슷하다. 프로메튬 옥살염을 가열하면 흰색 또는 라벤더 색의 가루가 무질서한 구조로 넣여 있는 형태가 되고 이 가루는 600 ℃로 가열했을 때 입방정계 구조로 결정화된다. 800 ℃와 1750 ℃ 에서는 각각 단사정계, 육방정계 구조가 되며 가열 냉각 시간과 온도를 조절함으로써 상호 전환 될 수 있다. 프로메튬은 단 한가지의 안정한 +3의 산화수를 가지고 주기율표 위의 위치상 절대 +4나 +2의 산화수를 절대 가질 수 없을 것으로 예측된다. 실제로 프로메튬 이온을 포함하는 화합물을 다른 강력한 산화제환원제와 함께 다룰 때 프로메튬 이온이 쉽게 산화되거나 환원되지 않는다는 것을 보여주었다.

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