物理 [元素周期表] 钷
钷 (Promethium)
基本信息
元素符号: Pm
原子序数: 61
原子量: 145
位置: 位于元素周期表第六周期，镧系元素第五位，属于镧系元素（稀土元素）中唯一没有稳定同位素的成员。
电子构型: [Xe] 4f⁵ 6s²
原子结构
电子特征: 4f轨道五个电子（接近半满），6s轨道满电子。常见氧化态为+3，是钷唯一的稳定氧化态。
天然不存在: 钷是自然界中含量极少的元素，天然丰度极低，地壳中几乎不存在可检测量的天然钷。所有钷均为人工合成。
天然同位素: 无稳定同位素。较重要的同位素是¹⁴⁷Pm（半衰期约2.6年），是裂变产物中产量较丰富的同位素之一，可通过人工方式获得。
物理性质
外观: 金属态呈银白色，具有金属光泽（基于化合物推测）。
密度: 估计约7.2 g/cm³（基于镧系趋势推测）。
熔点与沸点: 估计熔点约1042°C，沸点约3000°C。
光谱特性: 钷³⁺离子的特征吸收光谱在可见光区有数个尖锐峰（约491nm、548nm、568nm），呈现特有的粉红色或橙红色荧光。
化学性质
活泼性: 化学行为与钕（Nd）和钐（Sm）相似，属于典型的镧系元素行为。
与水反应: 与冷水缓慢反应，与热水反应加快，生成氢氧化钷和氢气。
酸溶性: 易溶于稀酸（盐酸、硫酸、硝酸），生成粉红色的Pm³⁺溶液。
化合物特征: 氧化钷（Pm₂O₃）为白色或淡黄色粉末，是钷的重要化合物。氯化钷（PmCl₃）和硝酸钷（Pm(NO₃)₃）可溶于水，溶液呈粉红色。氢氧化钷Pm(OH)₃为难溶性沉淀。
荧光特性: 某些钷化合物（如Pm₂O₃）在紫外光激发下可发出特征性荧光，这是由于4f电子跃迁产生的发光现象。
存在与制备
自然丰度: 极低，在地壳中仅以痕量存在于铀矿石中（由铀的自发裂变产生），丰度远低于可开采水平。
人工来源: 主要通过高丰度铀靶在适当装置中辐照后，从裂变产物中分离提取获得。¹⁴⁷Pm也可从相关后处理流程中作为副产品回收。
制备方法: 从裂变产物溶液中通过离子交换或溶剂萃取分离→沉淀得草酸钷或氢氧化钷→煅烧得氧化钷→还原（如用金属钙或钡还原PmF₃或PmCl₃）制得金属钷。所有操作均需在辐射防护条件下进行。
安全与环境
辐射防护: 钷的所有同位素均具有辐射特性。¹⁴⁷Pm发射低能β粒子（穿透力弱），对皮肤和眼睛有潜在损伤风险。操作和接触须在专业防护条件下进行（如手套箱、铅屏蔽、定期剂量监测）。
化学毒性: 钷的化学毒性与其镧系同族相似（可溶性盐类对皮肤有刺激性），但辐射危害是主要风险来源。进入生物体后可能在某些器官（肝、骨骼）中富集。
环境行为: 含钷废弃物需按辐射管理规定分类收集、暂存和最终处置，避免无序排放对环境和公众健康造成长期影响。
粉尘危害: 金属钷粉末具有可燃性，加工和储存时需注意防火防尘。