Naukowcy poznali chemiczne właściwości prometu

Promet to pierwiastek z grupy lantanowców o liczbie atomowej 61, którego istnienie przewidział już w roku 1902 czeski chemik Bohuslav Brauner. Jednak jego odkrycie potwierdzono dopiero w roku 1945, gdy został sztucznie wytworzony jako produkt uboczny programu wzbogacania plutonu w ramach Projektu Manhattan. Odkryli go naukowcy z Oak Ridge National Laboratory w Tennessee.

W roku 1968 po raz pierwszy udało się wykryć promet w rudzie uranu pochodzącej z Konga (gdzie przed milionami lat działał naturalny reaktor jądrowy). Charakterystyczne dla prometu linie widmowe zaobserwowano analizując światło gwiazdy HR 465 w gwiazdozbiorze Andromedy. Promet nie ma żadnych stabilnych izotopów - wszystkie są radioaktywne.

Naukowcy szacują, że skorupa ziemska zawiera zaledwie około pół kilograma tego pierwiastka (który stale powstaje i się rozpada) - jest niezwykle rzadki i rozproszony. Natomiast jest go całkiem sporo w zużytym paliwie jądrowym. Jego proste związki (na przykład chlorek) mogą znaleźć zastosowanie jako świecąca farba (ale jest mało trwała i może powodować skażenie), źródła promieniowania usuwające elektryczność statyczną, w miernikach grubości warstwy (na przykład papieru) czy w bateriach izotopowych zasilających sondy kosmiczne.

Nazwa prometu pochodzi od Prometeusza, postaci z mitologii greckiej. Prometeusz wykradł ogień bogom, by ofiarować go ludziom (i został za to skazany na niekończące się tortury).

Niestabilność prometu utrudnia tworzenie trwałych związków łatwych do badania - rozkładają się pod wpływem własnego promieniowania (autoradioliza). Poza tym struktury krystaliczne, w których istnieje wywierają siły na wiązania chemiczne prometu, zaciemniając jego podstawowe cechy chemiczne, takie jak długość wiązań atomowych i sposób ich tworzenia z innymi związkami.

Teraz zespół Alexandra Ivanova z Oak Ridge National Laboratory znalazł sposób na wytworzenie związku prometu w wodzie. Pozwoliło to ograniczyć szkodliwe skutki radioaktywności i wyeliminować wpływ struktur krystalicznych, umożliwiając zespołowi po raz pierwszy szczegółowe zbadanie chemii pierwiastka.

Naukowcy najpierw zsyntetyzowali związek zwany diglikolamidem bispirolidyny (PyDGA), który tworzy związki z pierwiastkami podobnymi do prometu. Kiedy do tej cząsteczki w roztworze dodano promet, utworzył on związek Pm-PyDGA, który ze względu na swoją strukturę elektronową ma jasnoróżowy kolor.

Następnie Iwanow i jego zespół prześwietlili Pm-PyDGA promieniami rentgenowskimi i zmierzyli, jakie częstotliwości są absorbowane, ujawniając, w jaki sposób promet był związany chemicznie. Zmierzona długość wiązania między prometem a pobliskimi atomami tlenu wynosiła około jednej czwartej nanometra, co odpowiadało przeprowadzonym symulacjom komputerowym.

Zdaniem autorów informacje dotyczące wiązań chemicznych prometu pomogą ulepszyć procesy wytwarzania czystszych próbek w większych ilościach z odpadów radioaktywnych. Mogą także zostać wykorzystane do projektowania nowych związków o zastosowaniach medycznych, na przykład do obrazowania izotopowego lub leczenia nowotworów.

Autor: Paweł Wernicki