Promezio: storia, proprietà, reazioni, usi

Il promezio è un elemento con configurazione elettronica [Xe]4f⁵, 6s².
Appartiene alla famiglia dei lantanidi e, contrariamente agli altri metalli delle terre rare, è ottenuto sinteticamente.

Presenta solo isotopi radioattivi sebbene quantità del metallo inferiori a un microgrammo per milione di tonnellate si trovano nei minerali di uranio come risultato della fissione nucleare. È  stato rilevato nello spettro di una stella nella costellazione di Andromeda.

Storia

Nel 1902 il chimico ceco Bohuslav Branner che ipotizzò l’esistenza di un elemento che si trovava tra neodimio e samario predicendo l’esistenza del promezio.

Diversi gruppi di ricercatori affermarono di aver ottenuto l’elemento, ma non poterono confermare le loro scoperte a causa della difficoltà di separare il promezio da altri elementi.

I chimici statunitensi Jacob Akkiba Marinsky, Lawrence Elgin Glendenin e Charles DuBois  Coryell ottennero la prova di esistenza del promezio nel 1944. che rivendicarono la loro scoperta nel 1946 analizzando, tramite cromatografia a scambio ionico, i sottoprodotti della fissione nucleare dell’uranio prelevato da un reattore nucleare.

Ottenimento del promezio 

Attualmente il promezio può essere ottenuto mediante lo stesso processo o bombardando con neutroni il neodimio 146 che si trasforma in neodimio 147. Quest’ultimo ha un tempo di dimezzamento di 11 giorni e tramite un decadimento β^– si trasforma in promezio 147 con emissione di un elettrone e di un antineutrino elettronico:
¹⁴⁶₆₀ Nd + n →  ¹⁴⁷₆₁Pm + e^– + ṽ_e

Il nome fu attribuito dagli scopritori che si ispirarono a Prometeo, il Titano della mitologia greca che rubò il fuoco agli Dei per darlo agli uomini ed è considerato come modello di un sapere sciolto dai vincoli.

Proprietà fisiche

È un metallo di colore grigio argenteo e proprietà intermedie tra quelle del neodimio e quelle del samario ad esempio ha un punto di fusione di 1032 °C intermedio tra 1024 °C e 1072°C che sono, rispettivamente, le temperature di fusione dei due elementi.

Il promezio ha numeri di ossidazione +2 e +3 sebbene quest’ultimo sia il più frequente.

Ha diversi isotopi tra i quali i più noti sono tre isotopi ovvero ¹⁴⁵Pm, ¹⁴⁶Pm, e ¹⁴⁷Pm dei quali il più stabile è ¹⁴⁵Pm che decade emettendo particelle α costituite da due protoni e due neutroni ovvero di nuclei di elio aventi carica positiva ⁴He²⁺ per trasformarsi in praseodimio 141:
¹⁴⁵ ₆₁Pm → ¹⁴¹ ₅₉Pr + particelle α

Proprietà chimiche

Gli studi sui composti e la reattività del promezio sono ancora incompleti e, ad oggi, sono stati sintetizzati pochi composti del promezio che si presentano di colore rosa o rosso.

Il composto più comune è l’ossido di promezio (III) Pm₂O₃.

Forma il cloruro PmCl₃ e il fluoruro PmF₃; quest’ultimo è scarsamente solubile in acqua e reagisce con il litio per dare fluoruro di litio e promezio metallico:
PmF₃ + 3 Li → 3 LiF + Pm

Una soluzione contenente lo ione Pm³⁺, in presenza di ammoniaca, dà luogo alla formazione dell’idrossido di promezio che precipita:
Pm³⁺_(aq) + 3 OH^–_(aq) → Pm(OH)_3(s)

Il promezio in presenza di acido solforico dà luogo alla formazione di una soluzione rosa contenente lo ione Pm³⁺ con sviluppo di idrogeno gassoso:
2 Pm_(s) + 3 H₂SO_4(aq) → 2 Pm³⁺_(aq) + 3 SO₄^2-_(aq) + 3 H_2(g)

Usi

È  prevalentemente usato a scopi di ricerca. L’isotopo del promezio prevalentemente usato è il promezio 147 che non emette raggi γ e ha un lungo tempo di dimezzamento

Alcune luci di segnalazione utilizzano una vernice luminosa, contenente una sostanza che esibisce il fenomeno della luminescenza. Essa  assorbe la radiazione beta emessa dal promezio147 ed emette luce.

L’isotopo 147 è usato nelle batterie nucleari in cui l’emissione di particelle β è utilizzata per far emettere luce a un fosforo e questa luce è convertita in energia elettrica.

Ha possibili usi futuri come sorgente:

• portatile di raggi X
• nei generatori termoelettrici di radioisotopi per fornire elettricità per sonde spaziali e satelliti
• come fonte di radioattività per calibri che misurano lo spessore dei materiali
• per realizzare laser che possono essere utilizzati per la comunicazione con sottomarini.