Technetium (Tc): egenskaber, anvendelse, historie

O technetium er et element af Atom nummer 43, der tilhører gruppe 7 i det periodiske system. Det er et overgangsmetal og var det første element, der blev fremstillet kunstigt i menneskehedens historie. Det diskuteres stadig, om metallet kan findes naturligt i Jordens skorpe.

Dette element har stor brug i nuklearmedicin, da det har en isotop, der er i stand til at producere billeder, der bruges til diagnosticering af tumorer i forskellige organer i Menneskelige legeme. Selvom dens kemi ikke er så udviklet, er interessen for den på grund af nuklearmedicin.

Læs også:Niobium - et andet overgangsmetal

Resumé om technetium

• Teknetium var det første grundstof, der blev fremstillet kunstigt.
• Kemisk, dette metal ligner meget rhenium, også fra gruppe 7.
• Der spekuleres i tilstedeværelsen af ​​technetium i jordskorpen, men produktionen er stadig fuldstændig kunstig.
• Elementet er meget udbredt i nuklearmedicin til diagnosticering af tumorer og billeddannelse af forskellige organer.
• Dens opdagelse fandt sted i 1937 af den italienske videnskabsmand Emilio Segrès gruppe.

Technetium egenskaber

• Symbol: Tc.
• Atom nummer: 43.
• Atommasse: 98 c.u.
• Elektronisk konfiguration: [Kr] 5s² 4d⁵.
• Fusionspunkt: 2157°C.
• Kogepunkt: 4265°C.
• Massefylde: 11,50 g.cm^-3.
• Kemisk serie: overgang metal; gruppe 7.

Stop ikke nu... Der er mere efter annoncen ;)

Egenskaber af technetium

Technetium er oprindeligt et grundstof kunstig, den første, der blev produceret af menneskeheden. Teknetium metallisk i kilogramområdet er allerede blevet produceret, i første omgang gennem reduktionen af ​​Tc₂s₇ ved 1100 °C med gas brint. I øjeblikket er reduktionen af ​​ammoniumpertechnetat (NH₄TcO₄), også med brintgas.

I sin metalliske form er technetium sølvgrå og bliver langsomt mørkere ved kontakt med luft. Det er bemærkelsesværdigt dit kemi ligner rhenium, element placeret lige under i gruppe 7. For eksempel, når de er opdelt, kan begge brænde i kontakt med luft ved en temperatur på omkring 370 °C. De har også det til fælles evne til at reagere med halogener.

Teknetium opløses ikke i saltsyre i ingen koncentration, men opløses i:

• syre salpetersyre;
• aqua regia (en blanding af salpetersyre og saltsyre i høj koncentration);
• svovlsyre.

staterne af oxidation De mest almindelige værdier for technetium varierer fra 0 til +7, men det meste af technetium kemi har pertechnetat anion (TcO)₄^-) som en forløber.

I øjeblikket er de katalogiseret 43 isotoper af technetium, hvis masse varierer fra 86 til 113. Blandt nogle eksempler på disse isotoper er ⁹⁷Tc, med halvt liv på 2,6 x 10⁶ år, og ⁹⁸Tc, med en halveringstid på 4,2 x 10⁶ år gammel. Den mest kemisk udnyttede isotop er ⁹⁹Tc, med en halveringstid på 2,1 x 10⁵ år gammel.

Se også: Barium - et andet sølvfarvet element

Forekomst af technetium

Det er almindeligt at sige, at technetium ikke forekommer naturligt på vores planet, det er kun fremstillet syntetisk. Men i 1956 forudsagde den japanske kemiker Paul Kuroda, at en slags naturlig atomreaktor kunne have eksisteret i dybet af planet.

Fem år senere, i 1961, rapporterede Kuroda til tilstedeværelse af ⁹⁹Tc i en pitchblende prøve (et mineral rigt på uran), hvis indhold ville være i størrelsesordenen 2 x 10^-10 gram isotop per kilogram mineral.

Spor af technetium er allerede blevet fundet i stenprøver af pitchblende, et uranrigt mineral.

Senere, i 1962, bekræftede franske forskere Kurodas teorier ved at evaluere stenprøver i Gabon og indikerede endda tilstedeværelsen af ​​spor af technetium i prøverne. Så Tanken om, at der ikke er noget naturligt technetium, er selvmodsigende, genstand for stor diskussion blandt det videnskabelige samfund.

Med hensyn til plads, technetium blev registreret i opkald stjerner kæmpe rød, i 1950'erne, men ikke i Sol, noget der er med til at bevise, at Solen er en forholdsvis ny stjerne. Påvisningen af ​​technetium i disse stjerner var meget vigtig, da grundstoffets halveringstid er meget kortere. end disse stjerners alder, hvilket tyder på, at der faktisk produceres technetium i disse kroppe himmelsk.

At opnå technetium

Selvom der er en debat om den naturlige tilstedeværelse eller ej af technetium på vores planet, er det et faktum, at Teknetiumproduktion foregår med kunstige midler i atomkraftværker. Det svarer til omkring 6% af fissionsprodukterne i uran, bliver genoprettet mange år senere.

Dens genopretning foregår på en måde, der giver tid til produkter af fission kort halveringstid og meget radioaktivt er henfaldet. Generelt adskilles technetium fra andre fissionsprodukter ved hjælp af ionbytterharpikser eller opløsningsmiddelekstraktion.

Ved også: Dubnium — højradioaktivt kunstigt grundstof

Technetium applikationer

Den vigtigste anvendelse af technetium er i nuklearmedicin, specifikt ved diagnosticering af tumorer.Hertil bruges isotophenfald ^99mTc, som svarer til den metastabile isotop af ⁹⁹Tc. Den metastabile form er den ophidsede form af den traditionelle isotop, det vil sige mere energisk, med særskilte nukleare egenskaber.

Technetium-opløsninger kan injiceres i patienter til tumordiagnose.

Til medicinske formål ^99mTc hos patienten i form af en opløsning saltvand, der vil blive absorberet af organ skal vurderes. Denne isotop er fremstillet af molybdæn-99 (⁹⁹Mo), også syntetisk, danner anionen [⁹⁹MoO₄]^2-, som henfalder, udsender β-partikler og producerer [^99mTcO₄]^-, kemisk form, der plejede at blive injiceret i patienten.

Denne metastabile isotop er meget velegnet til dette formål, da den, efter at være blevet injiceret, normalt henfalder til isotopen ⁹⁹Tc, udsender stråling nok gamma (energi) til at opnå resultatet, hvis der bruges meget lidt af den metastabile isotop, noget omkring 1 x 10^-9 på 1 x 10^-12 muldvarpe

Nyrebilleder opnået ved nuklearmedicinske teknikker ved hjælp af ^99mTc.

Noget lige så fordelagtigt er halveringstiden for ^99mTc — i intervallet seks timer. Denne halveringstid er lang nok til, at prøven kan injiceres i patienten før evt henfald, men lille nok til, at emissioner kan måles ved små koncentrationer af isotop.

Al frigivet gammastråling bruges til at generere et billede, som kan være:

• todimensionel (for at evaluere tumorer og metastase);
• tredimensionel (for at skabe billeder af hjerte, knogler, lever, nyrer og hjerne).

Forholdsregler med technetium

Håndtering af technetium er bedst egnet i små mængder og i en handskehætte.

Det er nødvendigt at være opmærksom på radioaktivitet af technetium, hovedsagelig for at dets håndtering er tilstrækkelig. I små mængder, såsom mindre end 0,05 gram, er risiciene ikke så alvorlige, selvom forholdsregler er nødvendige. For eksempel er den farligere gammastråling næsten ikke-eksisterende, men den beta-emissioner er let indeholdt af glas.

Det skal også huskes, at technetiumisotoper har en lang halveringstid. Derfor er mængden af ​​stråling, der genereres, lille i et kort tidsinterval, hvilket yderligere forstærker behovet for at arbejde i små mængder.

En af måderne at manipulere technetium på involverer brug af en handskehætte, således at prøven isoleres, og operatøren ikke udsættes for risici forbundet med stråling.

Få mere at vide: Hvilke grundstoffer i det periodiske system er radioaktive?

technetiums historie

gruppe 7 af Periodiske system tiltrukket opmærksomhed i lang tid, da i udviklingen af ​​det originale bord af Dmitri Mendeleev, kun en element kemisk indeholdt i det: den mangan. Således, i det 20. århundrede, der er gjort mange forsøg på at opdage elementerne i gruppe 7, de fleste af dem åbenbart ineffektive.

I 1925 hævdede Otto Berg, Walter Noddack og Ida Tacke (senere Ida Noddack) imidlertid at have opdaget ikke ét, men to nye grundstoffer i gruppe 7, som de kaldte masurium (Z = 43) og rhenium (Z = 75). Det andet blev accepteret, men element 43 havde ikke samme respekt, da det var genstand for mange tvister.

Stillet over for mange blindgyder, den officiel opdagelse af grundstof 43 er krediteret til italienske Emilio Segrè, som havde hjælp fra sin gruppe af forskere, i 1937. Segrè og hans team lykkedes med at manipulere en prøve af molybdæn, som blev bombarderet af deuterium i flere måneder.

Efter flere analyser lykkedes det det italienske hold at identificere dette nye element, som kunne adskilles ved at koge med natriumhydroxid og en lille mængde brintoverilte.

Navnet technetium kommer fra græsk technetos og betyder "kunstig".

Øvelser løst på technetium

Spørgsmål 1

(ESCS-DF 2011) Inden for nuklearmedicin bruges radiofarmaka til diagnosticering og behandling af forskellige sygdomme. Nogle radiofarmaceutiske midler bruger technetium-99m (Tc-99m), som har nyttige egenskaber som markør. gamma-emitter nuklid og kan bruges til undersøgelser af hjerne, myokardium, skjoldbruskkirtel, lunger og andre.

Brugen af ​​en radioisotop afhænger af dens kemiske og biologiske egenskaber, herunder dens halveringstid. 99mTc-isotopen har en halveringstid på seks timer, tilstrækkelig til at den kan ophobes i det organ, der skal undersøges, og så den ikke forbliver i kroppen i lang tid.

Massen på 99mTc, der er nødvendig for at udføre en given test, svarer til 500 mg. I betragtning af, at en patient skal gennemgå denne undersøgelse 12 timer efter, at radionuklidet er administreret, er den mindste mængde af det radioaktive lægemiddel, som patienten skal modtage, lig med:

A) 2 g

B) 1 g

C) 500 mg

D) 250 mg

E) 125 mg

Løsning:

Alternativ A

Halveringstid er den tid, det tager for mængden af ​​en radioaktiv prøve at falde til det halve. Patienten vil udføre undersøgelsen 12 timer efter administration af ^99mTc, som har en halveringstid på seks timer.

Hvis der er behov for 500 mg, betyder det, at der efter 12 timer kun er 500 mg af den ^99mTc vil være tilgængelig. Inden for 12 timer var der gået to halveringstider, hvilket betyder, at prøven blev halveret to gange, dvs. den oprindelige mængde blev divideret med fire.

Således er den initiale mængde radioaktivt lægemiddel, som patienten skal modtage, mindst 2 gram, for efter 12 timer vil der kun være 500 mg prøve tilbage.

spørgsmål 2

(Fameca-SP 2014) Figuren viser en 99mTc (metastabil technetium-99) generator produceret i Brasilien af ​​Ipen. Dette radionuklid, der bruges i nuklearmedicin, produceres kontinuerligt ved henfaldet af "moder"-radionuklidet, som er 99Mo (molybdæn-99). Grafen viser en typisk 99Mo aktivitet for disse generatorer som en funktion af tiden i dage.

I den nukleare ligning, der refererer til henfaldet af 99Mo, "moder"-nuklidet, til 99mTc, "datter"-nuklidet, er der en frigivelse af

A) alfapartikler.

B) negative beta-partikler.

C) positive beta-partikler.

D) neutroner.

E) protoner.

Løsning:

Alternativ C

både ⁹⁹Hvor meget ^99mTc har samme masse. "m"et i ^99mTc betyder bare, at det er en metastabil isotop, det vil sige, at den er placeret på et højere energiniveau end isotopen ⁹⁹Konventionel Tc, men uden nogen indblanding i massen.

Molybdæn har et atomnummer på 42, ​​mens technetium har et atomnummer på 43.

Således kan det ses, at i forfaldet af ⁹⁹Mo til produktion af ^99mTc var der opretholdelse af masse og stigning på en enhed i atomnummer. Dette er karakteristisk for emissionen af ​​negative beta-partikler, da disse partikler har en ubetydelig masse og et atomnummer lig med -1, ligesom elektron.

Af Stefano Araújo Novais
Kemi lærer