Desde el desarrollo de las primeras tablas periódicas, se ha buscado llenar todos los espacios reservados para los elementos químicos, ya sea con aquellos que conocemos actualmente o con elementos supuestos que se han ido identificando gradualmente.
La ley de Moseley, que establece una frecuencia de rayos X en función del número atómico de cada elemento, era inflexible e infalible. Sin embargo, a principios del siglo XX, llamaba la atención un espacio vacío: el elemento 61, que debería ser un metal de las tierras raras y, por lo tanto, se esperaba encontrar en los mismos minerales donde aparecieron los metales de ese grupo, como la itría, la samarskita, las monacitas y la cerita. Sin embargo, no se encontraba.
En 1902, Brauner, profesor de la Universidad de Praga, que había descubierto el praseodimio y el neodimio con números atómicos 59 y 60 respectivamente, predijo que también debería existir el elemento 61.
En 1924, un equipo formado por Hopkins, Harris e Intema de la Universidad de Illinois logró identificarlo mediante espectroscopia de rayos X, en muestras obtenidas a través de la cristalización fraccionada de monacitas que contenían neodimio (60) y samario (62). Sugirieron llamar al metal Illinium (Il), en honor del estado de Illinois, lo que podría haber sido el primer metal descubierto en América del Norte. Sin embargo, a pesar de la identificación espectral no pudo obtenerse puro y su hallazgo fue rechazado.
En noviembre de 1926 se divulgó un trabajo fechado en junio de 1924, que no se había publicado hasta entonces, en el que el profesor Rolla y Lorenzo Fernandes de la Universidad de Florencia afirmaban haberlo obtenido mediante cristalización fraccionada a partir de monacitas brasileñas. Se propuso, como no, el nombre de Florencio (Fl) en honor a la ciudad donde se encontró. Sin embargo, este nombre tampoco fue aceptado.
En 1926, ambos grupos reclamaron su descubrimiento en la revista «Nature» pero ninguno se llevó el gato al agua al haber presencia de contaminantes en todas las muestras y no haber obtenido el elemento puro.
El estudio de la masa atómica prevista para el elemento, según su posición en el sistema periódico y la de sus vecinos, los isótopos del neodimio (A=142, Z=60) y samario (A=150, Z=62), siguiendo la regla de Mattauch, reveló que el elemento no podía ser estable. Los isótopos de neodimio y samario eran estables por lo que se infería que el elemento 61 sería radiactivo e inestable.
La radiactividad que surgía en las muestras de neodimio/samario proporcionaba una pista de su existencia. En este punto, los profesores italianos retomaron su investigación, pero incluso intentando asilarlo haciendo más de 50000 cristalizaciones fraccionadas a partir de dos toneladas de monacita, no lograron obtenerlo puro.
Dado que no se podía aislar mediante métodos convencionales, se optó por sintetizarlo. En 1938, el equipo de Pool y Quill de la Universidad de Michigan lo logró a partir del neodimio, bombardeando el neodimio con deuterones mediante la reacción nuclear:
Nd60 + 2D1 = X61 + 1n0
Este isótopo 61, con una masa atómica de 145 o 146, tenía una vida media de 12.5 horas. También se llegó a los mismos resultados a partir del bombardeo de diferentes partículas.
Cuando ya se había identificado mediante los métodos mencionados, apareció en 1945 entre los productos de la fisión del uranio durante el desarrollo de la primera bomba atómica experimental. Fue investigado con éxito por Marinsky, Glendenin y Coryell. La clave estuvo en la correcta separación de los elementos de las tierras raras utilizando resinas intercambiadoras. Una vez separados los isótopos radiactivos del neodimio y del praseodimio, se pudo estudiar y aislar correctamente el elemento 61, que aparecía en la desintegración β del neodimio.
Sin embargo debido a secretos militares el hallazgo no salió a la luz hasta dos años después. En abril de 1947, fue confirmado durante el 112º Congreso de la Sociedad Química Americana. Charles Coryell, profesor del Cambridge estadounidense, poeta y miembro del equipo de investigación de Álamos en representación de sus compañeros Marinsky y Gladenin, propuso para el elemento el nombre de prometheum, que en español se traduce como Prometeo, con el símbolo Pm (aunque se dice que fue su mujer Grace May la que le sugirió ese nombre).
Es un nombre simbólico, ya que Prometeo, el héroe mitológico griego del cual recibe su nombre, robó el fuego sagrado a Zeus para dar vida al hombre, al igual que la fisión nuclear de la que surge este elemento, que produce la energía atómica para su uso y abuso.
El prometio es un elemento de corta vida, ya que su isótopo más estable tiene una vida media de 250 días, lo cual contribuyó a las dificultades en su detección y aislamiento. Sin embargo, es suficiente para determinar que funciona con un número de oxidación de +3, combinándose con los halógenos y formando óxidos.
Durante el 112º Congreso el Prof. Quill, quien en colaboración con Pool, había iniciado la investigación sobre el elemento 61 en Michigan, propuso para el mismo el nombre de cyclonium, con el símbolo Cy, en función del papel fundamental que el ciclotrón (una especie de acelerador de partículas) de la Universidad de Michigan tuvo en la síntesis del nuevo elemento. Este nombre y símbolo perdurarían hasta 1952.
La resolución del nombre a adoptar se trasladó a los Congresos de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada, quienes finalmente decidieron a favor de prometio.