Technetium (Tc): egenskaper, anvendelse, historie

O technetium er et element av atomnummer 43 som tilhører gruppe 7 i det periodiske system. Det er et overgangsmetall og var det første elementet som ble kunstig produsert i menneskets historie. Det diskuteres fortsatt om metallet kan finnes naturlig i jordskorpen.

Dette elementet har stor bruk i nukleærmedisin, siden det har en isotop som er i stand til å produsere bilder som brukes til diagnostisering av svulster i forskjellige organer i Menneskekroppen. Selv om kjemien ikke er like utviklet, er interessen for den på grunn av nukleærmedisin.

Les også:Niob - et annet overgangsmetall

Sammendrag om technetium

• Teknetium var det første grunnstoffet som ble produsert kunstig.
• Kjemisk, dette metall er veldig lik rhenium, også fra gruppe 7.
• Tilstedeværelsen av teknetium i jordskorpen spekuleres i, men produksjonen er fortsatt totalt kunstig.
• Elementet er mye brukt i nukleærmedisin for diagnostisering av svulster og avbildning av ulike organer.
• Oppdagelsen fant sted i 1937, av gruppen til den italienske forskeren Emilio Segrè.

Teknetium egenskaper

• Symbol: Tc.
• Atomnummer: 43.
• Atommasse: 98 c.u.
• Elektronisk konfigurasjon: [Kr] 5s² 4d⁵.
• Fusjonspunkt: 2157°C.
• Kokepunkt: 4265°C.
• Tetthet: 11,50 g.cm^-3.
• Kjemisk serie: overgang metall; gruppe 7.

Ikke stopp nå... Det er mer etter annonsen ;)

Funksjoner av technetium

Teknetium er opprinnelig et grunnstoff kunstig, den første som ble produsert av menneskeheten. Teknetium metallisk i kilogramområdet er allerede produsert, først gjennom reduksjonen av Tc₂s₇ ved 1100 °C med gass hydrogen. For tiden er reduksjonen av ammoniumperteknetat (NH₄TcO₄), også med hydrogengass.

I sin metalliske form er technetium sølvgrå og mørkner sakte ved kontakt med luft. Det er bemerkelsesverdig at din kjemi ligner på rhenium, element plassert rett under i gruppe 7. For eksempel, når de er delt, kan begge brenne i kontakt med luft ved en temperatur på ca. 370 °C. De har også til felles evne til å reagere med halogener.

Teknetium løses ikke opp i saltsyre i ingen konsentrasjon, men løses opp i:

• syre salpetersyre;
• aqua regia (en blanding av salpetersyre og saltsyre i høy konsentrasjon);
• svovelsyre.

statene i oksidasjon De vanligste verdiene for teknetium varierer fra 0 til +7, men mest teknetiumkjemi har perteknetatanion (TcO)₄^-) som en forløper.

Foreløpig er de katalogisert 43 isotoper av technetium, hvis masse varierer fra 86 til 113. Blant noen eksempler på disse isotopene 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 kjemisk utnyttede isotopen er ⁹⁹Tc, med en halveringstid på 2,1 x 10⁵ år gammel.

Se også: Barium - et annet sølvfarget element

Forekomst av technetium

Det er vanlig å si at technetium ikke forekommer naturlig på planeten vår, det er kun tilberedt syntetisk. Imidlertid spådde den japanske kjemikeren Paul Kuroda i 1956 at en slags naturlig atomreaktor kunne ha eksistert i dypet av planet.

Fem år senere, i 1961, rapporterte Kuroda til nærvær av ⁹⁹Tc i en pitchblende prøve (et mineral rikt på uran), hvis innhold vil være i størrelsesorden 2 x 10^-10 gram isotop per kilo mineral.

Spor av teknetium er allerede funnet i steinprøver av bekblende, et uranrikt mineral.

Senere, i 1962, bekreftet franske forskere Kurodas teorier ved å evaluere steinprøver i Gabon og til og med indikerte tilstedeværelsen av spor av teknetium i prøvene. Så Tanken om at det ikke finnes noe naturlig technetium er selvmotsigende, gjenstand for stor diskusjon blant det vitenskapelige miljøet.

Angående plass, technetium ble oppdaget i samtaler stjerner kjemperød, på 1950-tallet, men ikke på Sol, noe som er med på å bevise at solen er en relativt ny stjerne. Påvisningen av teknetium i disse stjernene var svært viktig, siden halveringstiden til grunnstoffet er mye kortere. enn alderen til disse stjernene, noe som tyder på at det faktisk produseres teknetium i disse kroppene himmelsk.

Innhenting av technetium

Selv om det er en debatt om den naturlige tilstedeværelsen eller ikke av technetium på planeten vår, er det et faktum at Teknetiumproduksjon skjer med kunstige midler i kjernekraftverk. Det tilsvarer ca. 6% av fisjonsproduktene til uran, blir gjenfunnet mange år senere.

Dens utvinning skjer på en måte som gir tid til produkter av fisjon kort halveringstid og svært radioaktivt har forfalt. Generelt skilles teknetium fra andre fisjonsprodukter ved bruk av ionebytterharpikser eller løsemiddelekstraksjon.

Vet også: Dubnium - høyradioaktivt kunstig grunnstoff

Technetium-applikasjoner

Hovedbruken av technetium er i nukleærmedisin, spesielt ved diagnostisering av svulster.For dette brukes isotopnedbrytning ^99mTc, som tilsvarer den metastabile isotopen av ⁹⁹Tc. Den metastabile formen er den eksiterte formen til den tradisjonelle isotopen, det vil si mer energisk, med distinkte kjernefysiske egenskaper.

Teknetiumløsninger kan injiseres i pasienter for tumordiagnose.

For medisinske formål ^99mTc hos pasienten i form av en løsning saltvann som vil bli absorbert av organ å bli vurdert. Denne isotopen er produsert av molybden-99 (⁹⁹Mo), også syntetisk, danner anion [⁹⁹Mø₄]^2-, som forfaller, avgir β-partikler, og produserer [^99mTcO₄]^-, kjemisk form brukes til å bli injisert i pasienten.

Denne metastabile isotopen er veldig egnet for dette formålet, da den etter å ha blitt injisert normalt henfaller til isotopen ⁹⁹Tc, avgir stråling nok gamma (energi) til å oppnå resultatet hvis svært lite av den metastabile isotopen brukes, noe rundt 1 x 10^-9 på 1 x 10^-12 føflekker

Nyrebilder tatt med nukleærmedisinske teknikker ved bruk av ^99mTc.

Noe like fordelaktig er halveringstiden til ^99mTc — i sekstimersområdet. Denne halveringstiden er lang nok til at prøven kan injiseres i pasienten før evt forfall, men små nok til at utslipp kan måles ved små konsentrasjoner av isotop.

All gammastråling som frigjøres brukes til å generere et bilde, som kan være:

• todimensjonal (for å evaluere svulster og metastase);
• tredimensjonal (for å lage bilder av hjerte, bein, lever, nyrer og hjerne).

Forholdsregler med technetium

Håndtering av technetium er best egnet i små mengder og innenfor et hanskehette.

Det er nødvendig å ta hensyn til radioaktivitet av technetium, hovedsakelig slik at håndteringen er tilstrekkelig. I små mengder, for eksempel mindre enn 0,05 gram, er risikoen ikke så alvorlig, selv om forholdsregler er nødvendige. For eksempel er den farligere gammastrålingen nesten ikke-eksisterende, men den beta-utslipp er lett begrenset av glass.

Det bør også huskes at teknetiumisotoper har lang halveringstid. Derfor er mengden stråling som genereres liten i løpet av et kort tidsintervall, noe som ytterligere forsterker behovet for å arbeide i små mengder.

En av måtene å manipulere technetium involverer bruk av hanskehette, slik at prøven isoleres og operatøren ikke utsettes for risiko forbundet med stråling.

Vite mer: Hvilke grunnstoffer i det periodiske system er radioaktive?

technetiums historie

gruppe 7 av Periodiske tabell vakte oppmerksomhet i lang tid, siden i utviklingen av det originale bordet av Dmitri Mendeleev, bare en element kjemisk inneholdt i den: den mangan. Således, på 1900-tallet, mange forsøk er gjort for å oppdage elementene i gruppe 7, de fleste av dem åpenbart ineffektive.

I 1925 hevdet imidlertid Otto Berg, Walter Noddack og Ida Tacke (senere Ida Noddack) å ha oppdaget ikke ett, men to nye elementer i gruppe 7, som de kalte masurium (Z = 43) og rhenium (Z = 75). Den andre ble akseptert, men element 43 hadde ikke samme respekt, og var gjenstand for mange tvister.

I møte med mange blindveier offisiell oppdagelse av element 43 er kreditert til italienske Emilio Segrè, som fikk hjelp av sin gruppe forskere, i 1937. Segrè og teamet hans lyktes ved å manipulere en prøve av molybden, som ble bombardert av deuterium i flere måneder.

Etter flere analyser klarte det italienske teamet å identifisere dette nye elementet, som kunne separeres ved å koke med natriumhydroksid og en liten mengde hydrogenperoksid.

Navnet technetium kommer fra gresk technetos og betyr "kunstig".

Øvelser løst på technetium

Spørsmål 1

(ESCS-DF 2011) I nukleærmedisin brukes radiofarmasøytika i diagnostisering og behandling av ulike sykdommer. Noen radiofarmasøytiske midler bruker technetium-99m (Tc-99m), som har nyttige egenskaper som markør. gamma-emitter nuklid og kan brukes ved undersøkelser av hjerne, myokard, skjoldbruskkjertel, lunger og andre.

Bruken av en radioisotop avhenger av dens kjemiske og biologiske egenskaper, inkludert halveringstid. 99mTc-isotopen har en halveringstid på seks timer, tilstrekkelig til at den kan samle seg i organet som skal studeres og slik at den ikke blir værende i kroppen over lengre tid.

Massen på 99mTc, nødvendig for å utføre en gitt test, tilsvarer 500 mg. Tatt i betraktning at en pasient vil gjennomgå denne undersøkelsen 12 timer etter at radionuklidet er administrert, er minimumsmengden av radiofarmaka som pasienten må motta lik:

A) 2 g

B) 1 g

C) 500 mg

D) 250 mg

E) 125 mg

Vedtak:

Alternativ A

Halveringstid er tiden det tar før mengden av en radioaktiv prøve er halvert. Pasienten vil utføre undersøkelsen 12 timer etter administrering av ^99mTc, som har en halveringstid på seks timer.

Hvis 500 mg er nødvendig, betyr det at etter 12 timer er det bare 500 mg av ^99mTc vil være tilgjengelig. I løpet av 12 timer hadde to halveringstider gått, noe som betyr at prøven ble halvert to ganger, dvs. den opprinnelige mengden ble delt på fire.

Dermed er den initiale mengden radiofarmaka som pasienten må få minst 2 gram, fordi etter 12 timer vil bare 500 mg prøve gjenstå.

spørsmål 2

(Fameca-SP 2014) Figuren viser en 99mTc (metastabil technetium-99) generator produsert i Brasil av Ipen. Dette radionuklidet, som brukes i nukleærmedisin, produseres kontinuerlig ved nedbrytning av "overordnet" radionuklid, som er 99Mo (molybden-99). Grafen viser en typisk 99Mo aktivitet for disse generatorene som en funksjon av tid i dager.

I kjernefysisk ligning som refererer til nedbrytningen av 99Mo, "overordnet" nuklidet, til 99mTc, "datter" nuklidet, er det en frigjøring av

A) alfapartikler.

B) negative beta-partikler.

C) positive beta-partikler.

D) nøytroner.

E) protoner.

Vedtak:

Alternativ C

begge ⁹⁹Hvor mye ^99mTc har samme masse. "m" i ^99mTc betyr bare at det er en metastabil isotop, det vil si at den ligger på et høyere energinivå enn isotopen ⁹⁹Konvensjonell Tc, men uten innblanding i massen.

Molybden har et atomnummer på 42, ​​mens teknetium har et atomnummer på 43.

Dermed kan det sees at i forfallet av ⁹⁹Mo for produksjon av ^99mTc var det opprettholdelse av masse og økning av en enhet i atomnummer. Dette er karakteristisk for utslipp av negative beta-partikler, da disse partiklene har ubetydelig masse og et atomnummer lik -1, akkurat som elektron.

Av Stefano Araújo Novais
Kjemilærer