ELM Élément n° 61 sur 118

Prométhéum (Pm)

Le prométhéum se distingue des autres lanthanides par l’absence totale d’isotope stable. Cette instabilité le rend extrêmement rare sur Terre, mais le rayonnement de certains isotopes lui donne des applications spécialisées.

Par Claire Delmas · Mis à jour le 3 octobre 2026

Fiche d’identité du prométhéum

Numéro atomique (Z): 61
Symbole: Pm
Masse (isotope le plus stable): 144,91276 u
Masse molaire: 144,91276 g/mol
Famille: Lanthanides
Période · groupe · bloc: 6 · aucun (bloc f) · f
Configuration électronique: [Xe] 6s² 4f⁵
État à 20 °C: solide
Température de fusion: 1 041,85 °C (1 315 K)
Température d’ébullition: 2 999,85 °C (3 273 K)
Masse volumique: 7,26 g/cm³
Électronégativité (Pauling): non mesuré
Rayon atomique (van der Waals): 236 pm
1re énergie d’ionisation: 5,55 eV
Affinité électronique: non mesuré
États d’oxydation: +3
Découverte: 1945, par Charles Coryell, Jacob A. Marinsky, Lawrence Glendenin
Nom tiré de: Prométhée
Numéro CAS: 7440-12-2

Prométhéum n’a pas d’isotope stable présent dans la nature : la masse indiquée est celle de son isotope le plus stable.

Prométhéum : période 6, ligne des lanthanides, famille des lanthanides.

Électrons par couche : 2 · 8 · 18 · 23 · 8 · 2

Le prométhéum, aussi appelé prométhium, est un métal radioactif de numéro atomique 61. Sa position parmi les lanthanides le rapproche chimiquement du néodyme et du samarium, mais son noyau instable le rend exceptionnel dans cette famille. Il n’existe pas en quantité mesurable dans la nature : les échantillons utilisés sont obtenus à partir de réactions nucléaires et manipulés dans des contextes spécialisés.

Pourquoi le prométhéum est-il si rare ?

Tous les isotopes connus du prométhéum sont radioactifs : aucun n’est stable. Un isotope est une version d’un élément dont le noyau contient un nombre donné de neutrons. Comme les noyaux du prométhéum se désintègrent, les traces qui auraient pu se former naturellement au cours de l’histoire de la Terre ne persistent pas en quantité importante. La Royal Society of Chemistry indique que des quantités infimes peuvent être produites dans des minerais d’uranium par fission nucléaire, mais elles sont extrêmement faibles.

Pour les usages et les études, le prométhéum est donc produit artificiellement. Il peut notamment être récupéré parmi les produits issus de la fission de l’uranium dans un réacteur, puis séparé des autres éléments. La séparation est délicate : comme les autres lanthanides, le prométhéum présente des propriétés chimiques proches de celles de ses voisins. Une synthèse de son histoire scientifique publiée dans la revue Comptes Rendus Chimie rapporte que Charles Coryell, Jacob Marinsky et Lawrence Glendenin ont identifié l’élément en 1945 dans des produits de fission. Selon le tableau périodique de la Royal Society of Chemistry, le prométhéum n’a pas de rôle biologique connu.

À quoi sert-il concrètement ?

Les applications du prométhéum exploitent surtout les particules bêta émises lors de sa désintégration. Dans certains appareils de mesure, une source de prométhéum permet d’évaluer l’épaisseur d’un matériau : le rayonnement qui traverse l’échantillon varie selon sa composition et son épaisseur. Ce principe est utile pour contrôler des feuilles ou des revêtements dans des procédés industriels.

Le rayonnement peut aussi exciter un matériau luminescent, appelé phosphore, qui émet alors de la lumière. Une cellule photovoltaïque peut convertir cette lumière en courant électrique : c’est le principe d’une batterie radio-isotopique. Les fiches du Los Alamos National Laboratory décrivent aussi des usages envisagés comme source portable de rayons X ou source de chaleur pour des systèmes auxiliaires spatiaux. Ces pistes ne signifient pas que le prométhéum soit une source d’énergie courante : sa production et sa manipulation requièrent des installations spécialisées.

Ce que sa place dans la famille explique

Le prométhéum appartient au bloc f, dans la sixième période, entre le néodyme et le samarium. Sa configuration électronique comporte cinq électrons dans la sous-couche 4f, et son état d’oxydation indiqué dans la fiche d’identité est +3. Il partage ainsi plusieurs traits chimiques avec les autres lanthanides, dont la tendance à former des ions trivalents.

Sa singularité est donc moins une chimie entièrement différente que la radioactivité de tous ses isotopes. Elle limite sa présence naturelle et complique l’étude de ses propriétés, puisque les échantillons se transforment avec le temps. Le nom fait référence à Prométhée, figure de la mythologie grecque ; l’élément fut identifié en 1945, puis son existence fut annoncée publiquement plus tard.

Questions fréquentes

Quelle est la masse molaire du prométhéum ?

Le prométhéum n’a pas de masse atomique standard, faute d’isotope stable présent dans la nature. On retient la masse de son isotope le plus stable, 144,91276 u, soit environ 144,91276 g/mol.

Quel est le numéro atomique du prométhéum ?

Le numéro atomique du prométhéum est 61 : son noyau compte 61 protons, et l’atome neutre autant d’électrons. Son symbole chimique est Pm.

Quelle est la configuration électronique du prométhéum ?

La configuration électronique du prométhéum est [Xe] 6s² 4f⁵, soit 2, 8, 18, 23, 8, 2 électrons répartis de la première à la dernière couche. Le prométhéum appartient au bloc f du tableau périodique.

Le prométhéum existe-t-il naturellement ?

Seulement sous forme de traces infimes produites par des processus nucléaires naturels, notamment dans certains minerais d’uranium. Il n’y a pas d’isotope stable qui puisse s’accumuler durablement, et aucune présence naturelle mesurable n’est indiquée dans la fiche d’identité. Le prométhéum étudié ou utilisé est généralement obtenu artificiellement, notamment à partir de produits de fission.

Le prométhéum est-il dangereux à manipuler ?

Le prométhéum est radioactif, et son rayonnement impose des précautions adaptées à l’activité de l’échantillon et à la manière dont il est utilisé. Il ne s’agit pas d’un matériau à manipuler hors d’un cadre spécialisé. Les risques dépendent notamment de l’exposition et de l’incorporation éventuelle de matière radioactive ; les applications industrielles ou de recherche relèvent de procédures de radioprotection.

Pourquoi la masse atomique du prométhéum est-elle donnée comme 144,91276 u ?

Le prométhéum n’a pas de masse atomique standard, car il ne possède aucun isotope stable. La valeur 144,91276 u indiquée dans la fiche correspond à la masse d’un isotope particulier, et non à une moyenne représentative d’un mélange naturel d’isotopes. Il faut donc la lire comme une donnée liée à un isotope, pas comme une masse atomique standard.

Sources des données

Valeurs relevées le 3 octobre 2026. Températures et masses volumiques à pression atmosphérique ; une valeur « non mesuré » n’est pas connue expérimentalement.