Teknetium (Tc): ominaisuudet, sovellus, historia

O teknetium on osa atominumero 43 kuuluvat jaksollisen järjestelmän ryhmään 7. Se on siirtymämetalli ja ensimmäinen keinotekoisesti valmistettu alkuaine ihmiskunnan historiassa. Vielä kiistellään, löytyykö metallista luonnostaan Maankuori.

Tällä elementillä on suuri käyttö isotooppilääketieteessä, koska siinä on isotooppi, joka pystyy tuottamaan kuvia, joita käytetään kasvainten diagnosoimiseen eri elimissä. Ihmiskehon. Vaikka sen kemia ei ole niin kehittynyt, kiinnostus sitä kohtaan johtuu isotooppilääketieteestä.

Lue myös:Niobium - toinen siirtymämetalli

Yhteenveto teknetiumista

• Teknetium oli ensimmäinen alkuaine, joka tuotettiin keinotekoisesti.
• Kemiallisesti tämä metalli- on hyvin samanlainen kuin renium, myös ryhmästä 7.
• Teknetiumin esiintymistä maankuoressa spekuloidaan, mutta sen tuotanto on edelleen täysin keinotekoista.
• Elementtiä käytetään laajalti isotooppilääketieteessä kasvainten diagnosointiin ja eri elinten kuvantamiseen.
• Sen löysi vuonna 1937 italialainen tiedemies Emilio Segrè.

Teknetiumin ominaisuudet

• Symboli: Tc.
• Atominumero: 43.
• Atomimassa: 98 c.u.
• Sähköinen konfigurointi: [Kr] 5s² 4d⁵.
• Fuusiopiste: 2157 °C.
• Kiehumispiste: 4265 °C.
• Tiheys: 11,50 g.cm^-3.
• Kemiallinen sarja: siirtymämetalli; ryhmä 7.

Älä lopeta nyt... Mainoksen jälkeen on muutakin ;)

Teknetiumin ominaisuudet

Teknetium on alun perin alkuaine keinotekoinen, ensimmäinen, jonka ihmiskunta on tuottanut. Kiloluokan teknetiummetallia on jo valmistettu, aluksi Tc: n vähentämisellä₂s₇ 1100 °C: ssa kaasulla vety. Tällä hetkellä ammoniumperteknetaatin (NH₄TcO₄), myös vetykaasulla.

Metallisessa muodossaan teknetium on hopeanharmaa ja tummuu hitaasti joutuessaan kosketuksiin ilman kanssa. On huomionarvoista, että sinun kemia on samanlainen kuin renium, elementti, joka sijaitsee aivan alapuolella ryhmässä 7. Esimerkiksi jaettuna molemmat voivat palaa kosketuksessa ilman kanssa noin 370 °C: n lämpötilassa. Heillä on myös yhteistä kyky reagoida halogeenit.

Teknetium ei liukene suolahappo ei pitoisuutena, mutta liukenee:

• happoa typpi;
• aqua regia (korkean pitoisuuden typpi- ja suolahapon seos);
• rikkihappo.

osavaltiot hapettumista Yleisimmät teknetiumin arvot vaihtelevat välillä 0 - +7, mutta useimmissa teknetiumkemiassa on perteknetaattianioni (TcO₄^-) edeltäjänä.

Tällä hetkellä ne on luetteloitu 43 isotooppia teknetiumia, jonka massat vaihtelevat välillä 86-113. Joitakin esimerkkejä näistä isotoopeista ovat ⁹⁷Tc, kanssa puolikas elämä 2,6 x 10⁶ vuotta, ja ⁹⁸Tc, puoliintumisaika 4,2 x 10⁶ vuotta vanha. Kemiallisesti eniten hyödynnetty isotooppi on ⁹⁹Tc, puoliintumisaika 2,1 x 10⁵ vuotta vanha.

Katso myös: Barium - toinen hopeanvärinen elementti

Teknetiumin esiintyminen

On yleistä sanoa, että teknetiumia ei esiinny luonnossa planeetallamme, se valmistetaan vain synteettisesti. Kuitenkin vuonna 1956 japanilainen kemisti Paul Kuroda ennusti, että eräänlainen luonnollinen ydinreaktori olisi voinut olla olemassa syvyyksissä planeetta.

Viisi vuotta myöhemmin, vuonna 1961, Kuroda raportoi läsnäolo ⁹⁹Tc pitchblende-näytteessä (rikas uraania sisältävä mineraali), jonka pitoisuus olisi luokkaa 2 x 10^-10 grammaa isotooppia kivennäiskiloa kohden.

Teknetiumin jäämiä on jo löydetty kivinäytteistä pikisekoituksesta, uraanipitoisesta mineraalista.

Myöhemmin, vuonna 1962, ranskalaiset tutkijat vahvistivat Kurodan teoriat arvioimalla kivinäytteitä Gabon ja jopa osoitti, että näytteissä oli jäämiä teknetiumista. Joten Ajatus siitä, että luonnollista teknetiumia ei ole olemassa, on ristiriitainen, josta tiedeyhteisössä käydään vilkasta keskustelua.

Mitä tulee tilaa, teknetiumia havaittiin puheluissa tähdet jättiläinen punainen1950-luvulla, mutta ei vuonna Aurinko, mikä auttaa todistamaan, että aurinko on suhteellisen uusi tähti. Teknetiumin havaitseminen näistä tähdistä oli erittäin tärkeää, koska alkuaineen puoliintumisaika on paljon lyhyempi. kuin näiden tähtien ikä, mikä viittaa siihen, että teknetiumia itse asiassa tuotetaan näissä kehoissa taivaallinen.

Teknetiumin saaminen

Vaikka teknetiumin luonnollisesta läsnäolosta planeetallamme käydään keskustelua, on tosiasia, että Teknetiumin tuotanto tapahtuu ydinvoimalaitoksissa keinotekoisin keinoin. Se vastaa noin 6 %:n fissiotuotteista uraani, joka toipui monta vuotta myöhemmin.

Sen talteenotto tapahtuu tavalla, joka antaa aikaa tuotteille fissio lyhyt puoliintumisaika ja erittäin radioaktiiviset ovat hajonneet. Yleensä teknetium erotetaan muista fissiotuotteista ioninvaihtohartseilla tai liuotinuutolla.

Tiedä myös: Dubnium on erittäin radioaktiivinen keinotekoinen alkuaine

Teknetiumsovellukset

Teknetiumin pääasiallinen käyttökohde on isotooppilääketiede, erityisesti kasvainten diagnosoinnissa.Tätä varten käytetään isotooppihajoamista ^{99 m}Tc, joka vastaa metastabiilia isotooppia ⁹⁹Tc. Metastabiili muoto on perinteisen isotoopin virittynyt muoto, toisin sanoen energisempi, jolla on selkeät ydinominaisuudet.

Teknetiumliuoksia voidaan ruiskuttaa potilaisiin kasvaindiagnoosia varten.

Lääketieteellisiin tarkoituksiin, ^{99 m}Tc potilaalla muodossa a ratkaisu suolaliuosta, joka imeytyy urut arvioitava. Tämä isotooppi on valmistettu molybdeeni-99:stä (⁹⁹Mo), myös synteettinen, muodostaen anionin [⁹⁹MoO₄]^2-, joka hajoaa, vapautuu β-hiukkasia ja tuottaa [^{99 m}TcO₄]^-, kemiallinen muoto, joka ruiskutettiin potilaaseen.

Tämä metastabiili isotooppi soveltuu erittäin hyvin tähän tarkoitukseen, koska se tavallisesti hajoaa injektion jälkeen isotoopiksi ⁹⁹Tc, säteilevä säteilyä tarpeeksi gammaa (energiaa) tuloksen saamiseksi, jos metastabiilia isotooppia käytetään hyvin vähän, noin 1 x 10^-9 klo 1x10^-12 myyrät

Munuaiskuvat, jotka on saatu isotooppilääketieteen tekniikoilla käyttäen ^{99 m}Tc.

Jotain yhtä edullista on puoliintumisaika ^{99 m}Tc — kuuden tunnin alueella. Tämä puoliintumisaika on riittävän pitkä, jotta näyte ruiskutetaan potilaaseen ennen sitä hajoaminen, mutta riittävän pieni, jotta päästöt voidaan mitata pienillä pitoisuuksilla isotooppi.

Kaikkea vapautuvaa gammasäteilyä käytetään kuvan tuottamiseen, joka voi olla:

• kaksiulotteinen (arvioida kasvaimia ja metastaasit);
• kolmiulotteinen (kuvien luomiseksi sydän, luut, maksa, munuaiset ja aivot).

Teknetiumia koskevat varotoimet

Teknetiumin käsittely sopii parhaiten pieninä määrinä ja hansikashupun sisällä.

On tarpeen kiinnittää huomiota radioaktiivisuus teknetiumia pääasiassa siten, että sen käsittely on riittävä. Pienillä määrillä, kuten alle 0,05 grammaa, esitetyt riskit eivät ole niin vakavia, vaikka varotoimenpiteet ovat välttämättömiä. Esimerkiksi vaarallisempi gammasäteily on lähes olematonta, mutta lasi estää beetapäästöt helposti.

On myös muistettava, että teknetiumisotoopeilla on pitkä puoliintumisaika. Siksi syntyvän säteilyn määrä on pieni lyhyellä aikavälillä, mikä entisestään vahvistaa tarvetta tehdä pieniä määriä.

Yksi tavoista manipuloida teknetiumia on hansikashupun käyttö, jotta näyte eristetään ja käyttäjä ei ole alttiina säteilyyn liittyville riskeille.

Tietää enemmän: Mitkä jaksollisen järjestelmän elementit ovat radioaktiivisia?

teknetiumin historiasta

ryhmä 7 Jaksollinen järjestelmä herätti huomiota pitkään, koska Dmitri Mendelejevin alkuperäisen taulukon kehittämisessä vain yksi elementti kemiallinen sen sisältämä: mangaani. Niinpä 1900-luvulla monia yrityksiä on tehty ryhmän 7 elementtien löytämiseksi, useimmat niistä ovat ilmeisen tehottomia.

Vuonna 1925 Otto Berg, Walter Noddack ja Ida Tacke (myöhemmin Ida Noddack) väittivät kuitenkin löytäneensä ei yksi, vaan kaksi uutta ryhmän 7 alkuainetta, joille he antoivat nimen masurium (Z = 43) ja renium (Z = 75). Toinen hyväksyttiin, mutta elementtiä 43 ei kunnioitettu samalla tavalla, koska se on monien kiistojen aiheena.

Monen umpikujan edessä Alkuaineen 43 virallinen löytö on italialaisen Emilio Segrèn ansiota, joka auttoi tutkijaryhmänsä vuonna 1937. Segrè ja hänen tiiminsä onnistuivat käsittelemään molybdeeninäytettä, jota deuterium pommitti useita kuukausia.

Useiden analyysien jälkeen italialainen tiimi onnistui tunnistamaan tämän uuden alkuaineen, joka voidaan erottaa keittämällä natriumhydroksidia ja pieni määrä vetyperoksidi.

Nimi teknetium tulee kreikasta technetos ja tarkoittaa "keinotekoista".

Harjoituksia ratkaistu teknetiumilla

Kysymys 1

(ESCS-DF 2011) Isotooppilääketieteessä radiofarmaseuttisia aineita käytetään erilaisten sairauksien diagnosoinnissa ja hoidossa. Jotkut radiofarmaseuttiset valmisteet käyttävät teknetium-99m: tä (Tc-99m), jolla on hyödyllisiä ominaisuuksia markkerina. gamma-emitteri nuklidi ja sitä voidaan käyttää aivojen, sydänlihaksen, kilpirauhasen, keuhkojen ja muut.

Radioisotoopin käyttö riippuu sen kemiallisista ja biologisista ominaisuuksista, mukaan lukien sen puoliintumisaika. 99mTc-isotoopin puoliintumisaika on kuusi tuntia, mikä riittää sen kerääntymiseen tutkittavaan elimeen ja jotta se ei pysy elimistössä pitkään.

Tietyn testin suorittamiseen tarvittava 99mTc: n massa vastaa 500 mg: aa. Ottaen huomioon, että potilaalle tehdään tämä tutkimus 12 tuntia radionuklidin annon jälkeen, radiofarmaseuttisen lääkkeen vähimmäismäärä, joka potilaan on saatava, on yhtä suuri:

A) 2 g

B) 1 g

C) 500 mg

D) 250 mg

E) 125 mg

Resoluutio:

Vaihtoehto A

Puoliintumisaika on aika, joka kuluu radioaktiivisen näytteen määrän putoamiseen puoleen. Potilas suorittaa tutkimuksen 12 tunnin kuluttua lääkkeen antamisesta ^{99 m}Tc, jonka puoliintumisaika on kuusi tuntia.

Jos 500 mg tarvitaan, se tarkoittaa, että 12 tunnin kuluttua vain 500 mg ^{99 m}Tc tulee saataville. 12 tunnin sisällä oli kulunut kaksi puoliintumisaikaa, eli näyte puolitettiin kahdesti, eli alkuperäinen määrä jaettiin neljällä.

Näin ollen radiofarmaseuttisen lääkkeen alkuperäinen määrä, joka potilaan tulee saada, on vähintään 2 grammaa, koska 12 tunnin kuluttua näytettä on jäljellä enää 500 mg.

kysymys 2

(Fameca-SP 2014) Kuvassa Ipenin Brasiliassa valmistama 99mTc (metastable teknetium-99) generaattori. Tätä isotooppilääketieteessä käytettävää radionuklidia muodostuu jatkuvasti "emo" radionuklidin, joka on 99Mo (molybdeeni-99), hajoaminen. Kaavio näyttää näiden generaattoreiden tyypillisen 99 kuukauden aktiivisuuden ajan funktiona päivinä.

Ydinyhtälössä, joka viittaa "emonuklidin" 99Mo: n hajoamiseen "tytärnuklidin" 99mTc: ksi, vapautuu

A) alfahiukkaset.

B) negatiiviset beetahiukkaset.

C) positiiviset beetahiukkaset.

D) neutronit.

E) protonit.

Resoluutio:

Vaihtoehto C

molemmat ⁹⁹Kuinka paljon ^{99 m}Tc: llä on sama massa. "m" sisään ^{99 m}Tc tarkoittaa vain, että se on metastabiili isotooppi, eli se sijaitsee korkeammalla energiatasolla kuin isotooppi ⁹⁹Tavanomainen Tc, mutta ilman häiriöitä massaan.

Molybdeenin atomiluku on 42, kun taas teknetiumin atomiluku on 43.

Siten voidaan nähdä, että rappeutuessa ⁹⁹Mo tuotantoon ^{99 m}Tc oli massan säilyminen ja atomiluvun lisäys yhdellä yksiköllä. Tämä on ominaista negatiivisten beetahiukkasten emissiolle, koska näiden hiukkasten massa on mitätön ja niiden atomiluku on -1, aivan kuten elektroni.

Kirjailija: Stefano Araújo Novais
Kemian opettaja