Τεχνήτιο (Tc): χαρακτηριστικά, εφαρμογή, ιστορία

Ο τεχνήτιο είναι ένα στοιχείο του ατομικός αριθμός 43 που ανήκουν στην ομάδα 7 του Περιοδικού Πίνακα. Είναι ένα μέταλλο μετάβασης και ήταν το πρώτο στοιχείο που παρήχθη τεχνητά στην ανθρώπινη ιστορία. Εξακολουθεί να συζητείται αν το μέταλλο μπορεί να βρεθεί φυσικά μέσα φλοιός της γης.

Αυτό το στοιχείο έχει μεγάλη χρήση στην πυρηνική ιατρική, καθώς έχει ένα ισότοπο ικανό να παράγει εικόνες που χρησιμοποιούνται για τη διάγνωση όγκων σε διάφορα όργανα του Ανθρώπινο σώμα. Αν και η χημεία του δεν είναι τόσο ανεπτυγμένη, το ενδιαφέρον για αυτό οφείλεται στην πυρηνική ιατρική.

Διαβάστε επίσης:Νιόβιο — ένα άλλο μεταβατικό μέταλλο

Περίληψη για το τεχνήτιο

• Το τεχνήτιο ήταν το πρώτο στοιχείο που παρήχθη τεχνητά.
• Χημικά, αυτό μέταλλο μοιάζει πολύ με ρήνιο, επίσης από την ομάδα 7.
• Εικάζεται η παρουσία τεχνητίου στον φλοιό της γης, αλλά η παραγωγή του εξακολουθεί να είναι εντελώς τεχνητή.
• Το στοιχείο χρησιμοποιείται ευρέως στην πυρηνική ιατρική για τη διάγνωση όγκων και την απεικόνιση διαφόρων οργάνων.
• Η ανακάλυψή του έγινε το 1937, από την ομάδα του Ιταλού επιστήμονα Emilio Segrè.

Ιδιότητες τεχνητίου

• Σύμβολο: Tc.
• Ατομικός αριθμός: 43.
• Ατομική μάζα: 98 κ.ε.
• Ηλεκτρονική διαμόρφωση: [Kr] 5s² 4δ⁵.
• Σημείο σύντηξης: 2157°C.
• Σημείο βρασμού: 4265°C.
• Πυκνότητα: 11,50 γρ.εκ^-3.
• Χημική Σειρά: Μεταβατικό μέταλλο? ομάδα 7.

Μη σταματάς τώρα… Υπάρχουν και άλλα μετά τη διαφήμιση ;)

Χαρακτηριστικά του τεχνητίου

Το τεχνήτιο είναι ένα στοιχείο αρχικά τεχνητό, το πρώτο που παρήχθη από την ανθρωπότητα. Έχει ήδη παραχθεί μεταλλικό τεχνήτιο στην κλίμακα χιλιογράμμων, αρχικά μέσω της μείωσης της Tc₂μικρό₇ στους 1100 °C με αέριο υδρογόνο. Επί του παρόντος, η αναγωγή του υπερτεχνητικού αμμωνίου (NH₄TcO₄), επίσης με αέριο υδρογόνο.

Στη μεταλλική του μορφή, το τεχνήτιο είναι ασημί γκρι και αργά σκουραίνει όταν έρθει σε επαφή με τον αέρα. Είναι αξιοσημείωτο ότι τα δικα σου χημεία είναι παρόμοιο με το ρήνιο, στοιχείο που βρίσκεται ακριβώς από κάτω στην ομάδα 7. Για παράδειγμα, όταν χωρίζονται, και τα δύο μπορούν να καούν σε επαφή με τον αέρα σε θερμοκρασία περίπου 370 °C. Έχουν επίσης κοινό το ικανότητα αντίδρασης με αλογόνα.

Το τεχνήτιο δεν διαλύεται υδροχλωρικό οξύ χωρίς συγκέντρωση, αλλά διαλύεται σε:

• οξύ νιτρικός;
• aqua regia (μίγμα νιτρικού και υδροχλωρικού οξέος σε υψηλή συγκέντρωση).
• θειικό οξύ.

τα κράτη του οξείδωση Οι πιο κοινές τιμές για το τεχνήτιο κυμαίνονται από 0 έως +7, αλλά η περισσότερη χημεία τεχνητίου έχει το υπερτεχνητικό ανιόν (TcO₄^-) ως πρόδρομος.

Επί του παρόντος, είναι καταλογοποιημένα 43 ισότοπα τεχνητίου, του οποίου οι μάζες κυμαίνονται από 86 έως 113. Μεταξύ μερικών παραδειγμάτων αυτών των ισοτόπων είναι το ⁹⁷Tc, με ημιζωή 2,6 x 10⁶ χρόνια, και το ⁹⁸Tc, με χρόνο ημιζωής 4,2 x 10⁶ χρονών. Το πιο χημικά εκμεταλλευόμενο ισότοπο είναι το ⁹⁹Tc, με χρόνο ημιζωής 2,1 x 10⁵ χρονών.

Δείτε επίσης: Βάριο — ένα άλλο στοιχείο σε ασημί χρώμα

Εμφάνιση τεχνητίου

Είναι σύνηθες να λέμε ότι το τεχνήτιο δεν υπάρχει φυσικά στον πλανήτη μας, παρασκευάζεται μόνο συνθετικά. Ωστόσο, το 1956, ο Ιάπωνας χημικός Paul Kuroda προέβλεψε ότι ένα είδος θα μπορούσε να υπήρχε φυσικός πυρηνικός αντιδραστήρας στα βάθη του πλανήτης.

Πέντε χρόνια αργότερα, το 1961, ο Kuroda αναφέρθηκε στο παρουσία ⁹⁹Tc σε δείγμα pitchblende (ένα ορυκτό πλούσιο σε ουράνιο), του οποίου η περιεκτικότητα θα ήταν της τάξης των 2 x 10^-10 γραμμάρια ισοτόπου ανά κιλό ορυκτού.

Ίχνη τεχνητίου έχουν ήδη βρεθεί σε δείγματα πετρωμάτων pitchblende, ενός ορυκτού πλούσιου σε ουράνιο.

Αργότερα, το 1962, Γάλλοι ερευνητές επιβεβαίωσαν τις θεωρίες του Kuroda αξιολογώντας δείγματα πετρωμάτων στο Γκαμπόν και μάλιστα έδειξε την παρουσία ιχνών τεχνητίου στα δείγματα. Ετσι το Η ιδέα ότι δεν υπάρχει φυσικό τεχνήτιο είναι αντιφατική, αντικείμενο μεγάλης συζήτησης μεταξύ της επιστημονικής κοινότητας.

Όσον αφορά το χώρο, το τεχνήτιο εντοπίστηκε στις κλήσεις αστέρια γιγάντιο κόκκινο, στη δεκαετία του 1950, αλλά όχι στο Ήλιος, κάτι που βοηθά να αποδειχθεί ότι ο Ήλιος είναι ένα σχετικά νέο αστέρι. Η ανίχνευση τεχνητίου σε αυτά τα αστέρια ήταν πολύ σημαντική, καθώς ο χρόνος ημιζωής του στοιχείου είναι πολύ μικρότερος. από την ηλικία αυτών των άστρων, υποδηλώνοντας ότι τεχνήτιο παράγεται στην πραγματικότητα σε αυτά τα σώματα ουράνιος.

Λήψη τεχνητίου

Αν και υπάρχει μια συζήτηση για τη φυσική παρουσία ή όχι του τεχνητίου στον πλανήτη μας, είναι γεγονός ότι Η παραγωγή τεχνητίου πραγματοποιείται με τεχνητά μέσα σε πυρηνικούς σταθμούς. Αντιστοιχεί στο 6% περίπου των προϊόντων σχάσης του ουράνιο, ανακτήθηκε πολλά χρόνια αργότερα.

Η ανάκτησή του γίνεται με τρόπο που δίνει χρόνο για προϊόντα του σχάση ο σύντομος χρόνος ημιζωής και η υψηλή ραδιενέργεια έχουν αποσυντεθεί. Γενικά, το τεχνήτιο διαχωρίζεται από άλλα προϊόντα σχάσης χρησιμοποιώντας ρητίνες ανταλλαγής ιόντων ή εκχύλιση με διαλύτη.

Επίσης γνωρίζω: Dubnium — τεχνητό στοιχείο υψηλής ραδιενέργειας

Εφαρμογές τεχνητίου

Η κύρια χρήση του τεχνητίου είναι στο πυρηνική ιατρική, ειδικά στη διάγνωση όγκων.Για αυτό χρησιμοποιείται διάσπαση ισοτόπων ^99μTc, που αντιστοιχεί στο μετασταθερό ισότοπο του ⁹⁹Tc. Η μετασταθερή μορφή είναι η διεγερμένη μορφή του παραδοσιακού ισοτόπου, δηλαδή πιο ενεργητικό, με διακριτές πυρηνικές ιδιότητες.

Τα διαλύματα τεχνητίου μπορούν να εγχυθούν σε ασθενείς για διάγνωση όγκου.

Για ιατρικούς σκοπούς, το ^99μTc στον ασθενή με τη μορφή α λύση φυσιολογικό ορό που θα απορροφηθεί από το όργανο προς αξιολόγηση. Αυτό το ισότοπο παράγεται από μολυβδαίνιο-99 (⁹⁹Μο), επίσης συνθετικό, σχηματίζοντας το ανιόν [⁹⁹Μουγκανιτό₄]^2-, το οποίο διασπάται, εκπέμποντας σωματίδια β, και παράγει το [^99μTcO₄]^-, χημική μορφή που χρησιμοποιείται για την ένεση στον ασθενή.

Αυτό το μετασταθερό ισότοπο είναι πολύ κατάλληλο για αυτόν τον σκοπό καθώς, μετά την έγχυση, συνήθως διασπάται στο ισότοπο ⁹⁹Tc, εκπέμποντας ακτινοβολία αρκετό γάμμα (ενέργεια) για να ληφθεί το αποτέλεσμα εάν χρησιμοποιηθεί πολύ λίγο από το μετασταθερό ισότοπο, κάτι περίπου 1 x 10^-9 σε 1 x 10^-12 κρεατοελιές

Εικόνες νεφρών που λαμβάνονται με τεχνικές πυρηνικής ιατρικής χρησιμοποιώντας το ^99μTc.

Κάτι εξίσου πλεονεκτικό είναι ο χρόνος ημιζωής του ^99μTc — στο εύρος των έξι ωρών. Αυτός ο χρόνος ημιζωής είναι αρκετά μεγάλος ώστε το δείγμα να εγχυθεί στον ασθενή πριν από οποιαδήποτε αποσύνθεση, αλλά αρκετά μικρή ώστε οι εκπομπές να είναι μετρήσιμες σε μικρές συγκεντρώσεις του ισότοπο.

Όλη η ακτινοβολία γάμμα που απελευθερώνεται χρησιμοποιείται για τη δημιουργία μιας εικόνας, η οποία μπορεί να είναι:

• δισδιάστατο (για αξιολόγηση όγκους και μετάσταση)·
• τρισδιάστατο (για τη δημιουργία εικόνων του καρδιά, οστά, συκώτι, νεφρά και εγκέφαλος).

Προφυλάξεις με τεχνήτιο

Ο χειρισμός του τεχνητίου ενδείκνυται καλύτερα σε μικρές ποσότητες και μέσα σε γάντι.

Είναι απαραίτητο να δοθεί προσοχή ραδιοενέργεια τεχνητίου, κυρίως για να είναι επαρκής ο χειρισμός του. Σε μικρές ποσότητες, όπως λιγότερες από 0,05 γραμμάρια, οι κίνδυνοι που παρουσιάζονται δεν είναι τόσο σοβαροί, αν και απαιτούνται προφυλάξεις. Για παράδειγμα, η πιο επικίνδυνη ακτινοβολία γάμμα είναι σχεδόν ανύπαρκτη, αλλά η Οι εκπομπές βήτα περιορίζονται εύκολα από το γυαλί.

Θα πρέπει επίσης να θυμόμαστε ότι τα ισότοπα τεχνητίου έχουν μεγάλο χρόνο ημιζωής. Επομένως, η ποσότητα της ακτινοβολίας που παράγεται είναι μικρή σε σύντομο χρονικό διάστημα, γεγονός που ενισχύει περαιτέρω την ανάγκη εργασίας σε μικρές ποσότητες.

Ένας από τους τρόπους χειρισμού του τεχνητίου περιλαμβάνει χρήση κουκούλας γαντιών, έτσι ώστε το δείγμα να απομονώνεται και ο χειριστής να μην εκτίθεται σε κινδύνους που συνδέονται με την ακτινοβολία.

Μάθετε περισσότερα: Ποια στοιχεία του Περιοδικού Πίνακα είναι ραδιενεργά;

ιστορία του τεχνητίου

ομάδα 7 από Περιοδικός Πίνακας τράβηξε την προσοχή για μεγάλο χρονικό διάστημα, αφού στην ανάπτυξη του αρχικού πίνακα από τον Ντμίτρι Μεντελέεφ, μόνο ένας στοιχείο χημική ουσία που περιέχονται σε αυτό: το μαγγάνιο. Έτσι, τον 20ο αιώνα, έχουν γίνει πολλές προσπάθειες για να ανακαλυφθούν τα στοιχεία της ομάδας 7, τα περισσότερα είναι προφανώς αναποτελεσματικά.

Το 1925, ωστόσο, οι Otto Berg, Walter Noddack και Ida Tacke (αργότερα Ida Noddack) ισχυρίστηκαν ότι ανακάλυψαν όχι ένα, αλλά δύο νέα στοιχεία της ομάδας 7, τα οποία ονόμασαν masurium (Z = 43) και rhenium (Z = 75). Το δεύτερο έγινε αποδεκτό, αλλά το στοιχείο 43 δεν είχε τον ίδιο σεβασμό, αποτελώντας αντικείμενο πολλών διαφωνιών.

Αντιμέτωπος με πολλά αδιέξοδα, η Η επίσημη ανακάλυψη του στοιχείου 43 αποδίδεται στον Ιταλό Emilio Segrè, ο οποίος είχε τη βοήθεια της ομάδας ερευνητών του, το 1937. Ο Segrè και η ομάδα του πέτυχαν χειραγωγώντας ένα δείγμα μολυβδαινίου, το οποίο βομβαρδίστηκε από δευτέριο για αρκετούς μήνες.

Μετά από αρκετές αναλύσεις, η ιταλική ομάδα κατάφερε να εντοπίσει αυτό το νέο στοιχείο, το οποίο θα μπορούσε να διαχωριστεί με το βράσιμο υδροξείδιο του νατρίου και μια μικρή ποσότητα υπεροξείδιο του υδρογόνου.

Το όνομα τεχνήτιο προέρχεται από τα ελληνικά τεχνητός και σημαίνει «τεχνητό».

Ασκήσεις λυμένες στο τεχνήτιο

ερώτηση 1

(ESCS-DF 2011) Στην πυρηνική ιατρική, τα ραδιοφάρμακα χρησιμοποιούνται στη διάγνωση και θεραπεία διαφόρων ασθενειών. Ορισμένα ραδιοφάρμακα χρησιμοποιούν τεχνήτιο-99m (Tc-99m), το οποίο έχει χρήσιμες ιδιότητες ως δείκτη. νουκλίδιο εκπομπής γάμμα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε εξετάσεις του εγκεφάλου, του μυοκαρδίου, του θυρεοειδούς, των πνευμόνων και οι υπολοιποι.

Η χρήση ενός ραδιοϊσοτόπου εξαρτάται από τις χημικές και βιολογικές του ιδιότητες, συμπεριλαμβανομένου του χρόνου ημιζωής του. Το ισότοπο 99mTc έχει χρόνο ημιζωής έξι ωρών, επαρκής για να συσσωρευτεί στο όργανο που θα μελετηθεί και για να μην παραμείνει στο σώμα για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Η μάζα των 99 mTc, που είναι απαραίτητη για την εκτέλεση μιας δεδομένης δοκιμής, αντιστοιχεί σε 500 mg. Λαμβάνοντας υπόψη ότι ένας ασθενής θα υποβληθεί σε αυτήν την εξέταση 12 ώρες μετά τη χορήγηση του ραδιονουκλεϊδίου, η ελάχιστη ποσότητα του ραδιοφαρμάκου που πρέπει να λάβει ο ασθενής είναι ίση με:

Α) 2 γρ

Β) 1 γρ

Γ) 500 mg

Δ) 250 mg

Ε) 125 mg

Ανάλυση:

Εναλλακτική Α

Ο χρόνος ημιζωής είναι ο χρόνος που χρειάζεται για να μειωθεί στο μισό η ποσότητα ενός ραδιενεργού δείγματος. Ο ασθενής θα πραγματοποιήσει την εξέταση 12 ώρες μετά τη χορήγηση του ^99μTc, που έχει χρόνο ημιζωής έξι ώρες.

Εάν χρειάζονται 500 mg, σημαίνει ότι μετά από 12 ώρες, μόνο 500 mg από το ^99μTc θα είναι διαθέσιμο. Μέσα σε 12 ώρες, είχαν περάσει δύο χρόνοι ημιζωής, που σημαίνει ότι το δείγμα μειώθηκε στο μισό δύο φορές, δηλαδή, η αρχική ποσότητα διαιρέθηκε με τέσσερις.

Έτσι, η αρχική ποσότητα ραδιοφαρμάκου που πρέπει να λάβει ο ασθενής είναι τουλάχιστον 2 γραμμάρια, γιατί μετά από 12 ώρες θα μείνουν μόνο 500 mg δείγματος.

Ερώτηση 2

(Fameca-SP 2014) Το σχήμα δείχνει μια γεννήτρια 99mTc (μετασταθερό τεχνήτιο-99) που παράγεται στη Βραζιλία από την Ipen. Αυτό το ραδιονουκλίδιο, που χρησιμοποιείται στην πυρηνική ιατρική, παράγεται συνεχώς από τη διάσπαση του «μητρικού» ραδιονουκλιδίου, το οποίο είναι 99Mo (μολυβδαίνιο-99). Το γράφημα δείχνει μια τυπική δραστηριότητα 99Mo αυτών των γεννητριών ως συνάρτηση του χρόνου σε ημέρες.

Στην πυρηνική εξίσωση που αναφέρεται στη διάσπαση του 99Mo, του «γονικού» νουκλεϊδίου, σε 99 mTc, του «θυγατρικού» νουκλειδίου, υπάρχει απελευθέρωση

Α) σωματίδια άλφα.

Β) αρνητικά σωματίδια βήτα.

Γ) θετικά σωματίδια βήτα.

Δ) νετρόνια.

Ε) πρωτόνια.

Ανάλυση:

Εναλλακτική Γ

και τα δύο ⁹⁹Πόσο το ^99μΤα Tc έχουν την ίδια μάζα. Το «μ» μέσα ^99μΤο Tc σημαίνει απλώς ότι είναι ένα μετασταθερό ισότοπο, δηλαδή βρίσκεται σε υψηλότερο ενεργειακό επίπεδο από το ισότοπο ⁹⁹Συμβατικό Tc, αλλά χωρίς καμία παρεμβολή στη μάζα.

Το μολυβδαίνιο έχει ατομικό αριθμό 42, ενώ το τεχνήτιο έχει ατομικό αριθμό 43.

Έτσι, μπορεί να φανεί ότι στη φθορά του ⁹⁹Mo για την παραγωγή του ^99μTc υπήρξε διατήρηση της μάζας και αύξηση κατά μία μονάδα στον ατομικό αριθμό. Αυτό είναι χαρακτηριστικό της εκπομπής αρνητικών σωματιδίων βήτα, καθώς αυτά τα σωματίδια έχουν αμελητέα μάζα και ατομικό αριθμό ίσο με -1, ακριβώς όπως το ηλεκτρόνιο.

Του Stefano Araújo Novais
Καθηγητής Χημείας