A prométium a lantanoidák közé tartozó ritkaföldfém, a periódusos rendszer 61. eleme, vegyjele Pm. Minden izotópja radioaktív, és a technéciummal együtt azon kevés elemek egyike, amelyet stabil elem követ a periódusos rendszerben. A természetben rendkívül ritkán fordul elő uránércek bomlástermékeként, és csak mesterséges atommag-átalakítással lehet előállítani. Jelenlétét már néhány csillagban is kimutatták. Bár jelenlétét már 1941-ben észlelték, csak 1947-ben különítette el Jacob A. Marinsky, Lawrence E. Glendenin és Charles D. Coryell az urán hasadási termékeiből a Tennessee állambeli Oak Ridge National Laboratory-ban (ORNL).

Ha pedig eddig volt tátongó fehér folt a ritkaföldfémek terén a tudásunkban, hát az éppen emiatt, a Prométeuszról elnevezett elem miatt került oda. Most azonban, körülbelül 80 évvel tehát a felfedezése után, talán oszlani kezd a homály, ami ismét annak a labornak köszönhető, ahol ezt az elemet először elkülönítették: az ORNL kutatói Dr. Alex Ivanov vezetésével ugyanis sikeresen tisztították meg a prométium-147-et, amely a plutóniumtermelés mellékterméke.

A prométium tanulmányozásának a nehézsége abból adódik, hogy rendkívül ritka elemről beszélünk, mivel ugyanis egyik izotópja sem stabil: a prométium leghosszabb élettartamú izotópjának felezési ideje is csak 17,7 év, vagyis a Földön található prométium mennyisége nagyon kicsi, és idővel az is gyorsan lebomlik. Más lantanoidák stabil izotópjai ennél sokkal hosszabb élettartamúak, és ezért ezek felhalmozódhatnak a bolygónkon.

A vizsgálathoz a prométium-147 izotópot használták, amely a plutónium előállítása során keletkezik melléktermékként, amit először azonban meg kellett tisztítani, hogy tiszta formában tanulmányozhassák.

A kutatók diglikolamid nevű szerves molekulákat használtak, hogy megkössék a prométiumot. A ligandok olyan molekulák, amelyek képesek egy fémionhoz kötődni, segítve ezzel a fémion stabilizálását és így végsősoron tehát a vizsgálatát. A kutatók ezt követően röntgenspektroszkópiával megmérték a prométium és a szomszédos atomok közötti kötés hosszát, ami segített megérteni, hogyan viselkedik a prométium kémiai környezetben.

A kutatásból kiderült, hogy a prométium esetében is kimutatható a lantanoid összehúzódás jelensége, vagyis hogy az elektronok szorosabban kötődnek az atommaghoz a lantanoidáknál, mint a periódusos rendszer más elemeinél (habár ennek mértéke az egyes elemek között eltérő lehet).

Az ORNL csapatának kutatása azért volt fontos, mert új felfedezésekkel szolgált a prométium kémiai viselkedéséről. Ezek az eredmények pedig segíthetnek a lantanoidák elválasztási folyamatainak javításában. A lantanoidákat ugyanis éppen a hasonló kémiai tulajdonságai miatt nehéz egymástól különválasztani, amikor együtt fordulnak elő ércekben. A fenti kutatás így hozzájárulhat a hatékonyabb elválasztási módszerek kifejlesztéséhez, ami különösen fontos a növekvő ipari igények kielégítéséhez, például a tiszta energia technológiák területén.

Talán kevesen tudják, de a lantanoidák kiemelten fontosak számos tiszta energiát támogató technológiában – például a neodímium, egy másik lantanoida, a világ legerősebb permanens mágnesének az alapanyaga, amelyet szélturbinákban és elektromos járművek motorjaiban egyaránt használnak.

(Kép: illusztráció egy fiolában lévő prométiumról, amelyet a kémiai vizsgálatokhoz használt szerves ligandumok vesznek körül, forrás: Jacquelyn DeMink, művészet; Thomas Dyke, fotó/ORNL, U.S. Dept. of Energy)