Introduction
Le prométhium (symbole Pm) est un membre singulier et énigmatique de la famille des lanthanides. Sa particularité fondamentale réside dans son absence totale d'isotopes stables, ce qui en fait le seul élément de cette série à être exclusivement radioactif. Cette instabilité intrinsèque explique sa rareté extrême dans la croûte terrestre et confère à son histoire une quête scientifique longue et complexe. Son nom, chargé de symbolisme, évoque à la fois le mythe du feu volé et les espoirs, mais aussi les dangers, de l'ère atomique.
Description
Le prométhium est un métal argenté des terres rares, mais sa radioactivité intense le rend difficile à manipuler et à étudier sous forme pure. Il s'oxyde rapidement à l'air, formant de l'oxyde de prométhium (Pm₂O₃). Son isotope le plus important est le prométhium-147, avec une demi-vie de 2,62 ans. Il se désintègre par émission bêta en samarium-147 stable. Cette désintégration, sans émission de rayons gamma pénétrants, en fait une source de rayonnement relativement sûre pour certaines applications. La lumière produite par l'interaction des particules bêta avec un phosphore est sa propriété la plus spectaculaire et la plus utile.
Histoire
L'existence d'un élément de numéro atomique 61 fut prédite par Mendeleïev. Pendant des décennies, plusieurs équipes de scientifiques affirmèrent l'avoir découvert, lui donnant des noms comme 'illinium' ou 'florentium', mais ces affirmations ne purent être reproduites. La première identification incontestable revient à Jacob A. Marinsky, Lawrence E. Glendenin et Charles D. Coryell en 1945. Ils isolèrent l'isotope Pm-147 à partir des produits de fission de l'uranium dans un réacteur nucléaire à Oak Ridge, aux États-Unis. Ils proposèrent le nom 'prométhium', en référence à Prométhée, le Titan de la mythologie grecque qui vola le feu aux dieux pour l'offrir aux humains, une analogie avec la maîtrise de l'énergie atomique. L'Union internationale de chimie pure et appliquée (IUPAC) officialisa ce nom en 1949.
Caracteristiques
Numéro atomique : 61. Masse atomique standard : [145] (la masse atomique d'un élément sans isotope stable est celle de son isotope le plus long). Point de fusion : environ 1042 °C. Point d'ébullition : environ 3000 °C. Structure cristalline : double hexagonale compacte. Propriété clé : Radioactivité. Tous ses isotopes sont radioactifs ; les plus significatifs sont le Pm-145 (demi-vie de 17,7 ans), le Pm-146 (5,53 ans) et le Pm-147 (2,62 ans). Le Pm-147 est le plus utilisé en raison de sa demi-vie pratique et de son rayonnement bêta 'doux'. Il est produit artificiellement en quantités kilogrammes par an comme sous-produit de la fission nucléaire dans les réacteurs. Des traces infimes ont été détectées dans des minerais d'uranium naturels (comme la pechblende) où il se forme spontanément par fission.
Importance
Malgré sa rareté et sa radioactivité, le prométhium trouve des applications de niche où ses inconvénients deviennent des atouts. Son utilisation historique la plus célèbre est dans les peintures luminescentes autonomes, notamment pour les cadrans de montres et les instruments de bord militaires ou aéronautiques, remplaçant le radium beaucoup plus dangereux. Il est utilisé comme source bêta pour les jauges d'épaisseur dans l'industrie (papier, métal, plastique). Dans l'espace, le Pm-147 a alimenté des générateurs thermoélectriques à radioisotopes (RTG) pour certaines sondes et satellites, convertissant sa chaleur de désintégration en électricité. Il sert également de source d'excitation pour les phosphores dans les signaux de sortie de secours et a été étudié comme source portable de rayons X. Son impact culturel est fort, symbolisant à la fois le progrès scientifique et les risques inhérents aux matériaux radioactifs.
