Teknetium (Tc): egenskaper, tillämpning, historia

O teknetium är en del av atomnummer 43 tillhörande grupp 7 i det periodiska systemet. Det är en övergångsmetall och var det första elementet som tillverkades på konstgjord väg i mänsklighetens historia. Det diskuteras fortfarande om metallen kan finnas naturligt i jordskorpan.

Detta element har stor användning inom nuklearmedicin, eftersom det har en isotop som kan producera bilder som används för diagnos av tumörer i olika organ i Människokropp. Även om dess kemi inte är lika utvecklad, är intresset för det på grund av nuklearmedicin.

Läs också:Niob — en annan övergångsmetall

Sammanfattning om technetium

• Teknetium var det första grundämnet som tillverkades på konstgjord väg.
• Kemiskt, detta metall är väldigt lik renium, även från grupp 7.
• Förekomsten av teknetium i jordskorpan spekuleras, men dess produktion är fortfarande helt artificiell.
• Elementet används ofta inom nuklearmedicin för diagnos av tumörer och avbildning av olika organ.
• Dess upptäckt ägde rum 1937 av den italienska forskaren Emilio Segrès grupp.

Teknetium egenskaper

• Symbol: Tc.
• Atomnummer: 43.
• Atomisk massa: 98 c.u.
• Elektronisk konfiguration: [Kr] 5s² 4d⁵.
• Fusionspunkt: 2157°C.
• Kokpunkt: 4265°C.
• Densitet: 11,50 g.cm^-3.
• Kemisk serie: övergångsmetall; grupp 7.

Sluta inte nu... Det kommer mer efter annonsen ;)

Teknetiums egenskaper

Teknetium är ursprungligen ett grundämne artificiell, den första som producerades av mänskligheten. Teknetiummetallic i kilogramområdet har redan producerats, initialt genom minskningen av Tc₂s₇ vid 1100°C med gas väte. För närvarande är minskningen av ammoniumperteknetat (NH₄TcO₄), även med vätgas.

I sin metalliska form är teknetium silvergrå och mörknar långsamt vid kontakt med luft. Det är anmärkningsvärt att din kemi liknar rhenium, element som ligger strax under i grupp 7. Till exempel, när de delas, kan båda brinna i kontakt med luft vid en temperatur på cirka 370 °C. De har också gemensamt förmåga att reagera med halogener.

Teknetium löses inte i saltsyra i ingen koncentration, men löses i:

• syra salpeter;
• aqua regia (en blandning av salpetersyra och saltsyra i hög koncentration);
• svavelsyra.

staterna i oxidation De vanligaste värdena för teknetium sträcker sig från 0 till +7, men mest teknetiumkemi har perteknetatanjonen (TcO)₄^-) som en föregångare.

För närvarande är de katalogiserade 43 isotoper av teknetium, vars massor varierar från 86 till 113. Bland några exempel på dessa isotoper är ⁹⁷Tc, med halva livet på 2,6 x 10⁶ år, och ⁹⁸Tc, med en halveringstid på 4,2 x 10⁶ år gammal. Den mest kemiskt utnyttjade isotopen är ⁹⁹Tc, med en halveringstid på 2,1 x 10⁵ år gammal.

Se också: Barium — ett annat silverfärgat element

Förekomst av teknetium

Det är vanligt att säga att teknetium inte förekommer naturligt på vår planet, det framställs endast syntetiskt. Men 1956 förutspådde den japanske kemisten Paul Kuroda att ett slags naturlig kärnreaktor kunde ha funnits i djupet av planet.

Fem år senare, 1961, rapporterade Kuroda till närvaro av ⁹⁹Tc i ett pitchblend-prov (ett mineral rikt på uran), vars innehåll skulle vara i storleksordningen 2 x 10^-10 gram isotop per kilogram mineral.

Spår av teknetium har redan hittats i stenprover av beckblende, ett uranrikt mineral.

Senare, 1962, bekräftade franska forskare Kurodas teorier genom att utvärdera stenprover i Gabon och indikerade till och med närvaron av spår av teknetium i proverna. Alltså Tanken att det inte finns något naturligt teknetium är motsägelsefull, föremål för stor diskussion bland vetenskapssamfundet.

Angående rymden, technetium upptäcktes i samtal stjärnor jätte röd, på 1950-talet, men inte på Sol, något som hjälper till att bevisa att solen är en relativt ny stjärna. Detekteringen av teknetium i dessa stjärnor var mycket viktig, eftersom halveringstiden för grundämnet är mycket kortare. än dessa stjärnors ålder, vilket tyder på att teknetium faktiskt produceras i dessa kroppar himmelsk.

Skaffa teknetium

Även om det finns en debatt om den naturliga närvaron eller inte av teknetium på vår planet, är det ett faktum att Teknetiumproduktion sker på konstgjord väg i kärnkraftverk. Det motsvarar cirka 6% av klyvningsprodukterna i uran, som återställs många år senare.

Dess återhämtning sker på ett sätt som ger tid för produkter av fission kort halveringstid och mycket radioaktivt har sönderfallit. I allmänhet separeras teknetium från andra klyvningsprodukter med hjälp av jonbytarhartser eller lösningsmedelsextraktion.

Vet också: Dubnium — mycket radioaktivt konstgjort grundämne

Technetium applikationer

Den huvudsakliga användningen av teknetium är i nuklearmedicin, särskilt vid diagnos av tumörer.För detta används isotopsönderfall ^99mTc, som motsvarar den metastabila isotopen av ⁹⁹Tc. Den metastabila formen är den exciterade formen av den traditionella isotopen, det vill säga mer energisk, med distinkta nukleära egenskaper.

Teknetiumlösningar kan injiceras i patienter för tumördiagnos.

För medicinska ändamål, den ^99mTc hos patienten i form av en lösning saltlösning som kommer att absorberas av organ ska utvärderas. Denna isotop är framställd av molybden-99 (⁹⁹Mo), även syntetisk, bildar anjonen [⁹⁹Mu₄]^2-, som sönderfaller, avger β-partiklar och producerar [^99mTcO₄]^-, kemisk form som brukade injiceras i patienten.

Denna metastabila isotop är mycket lämplig för detta ändamål eftersom den, efter att ha injicerats, normalt sönderfaller till isotopen ⁹⁹Tc, emitterande strålning tillräckligt med gamma (energi) för att få resultatet om väldigt lite av den metastabila isotopen används, något runt 1 x 10^-9 vid 1 x 10^-12 mullvadar

Njurbilder erhållna med nuklearmedicinska tekniker med hjälp av ^99mTc.

Något lika fördelaktigt är halveringstiden för ^99mTc — inom sextimmarsintervallet. Denna halveringstid är tillräckligt lång för att provet ska injiceras i patienten innan någon sönderfall, men tillräckligt liten för att utsläppen ska kunna mätas vid små koncentrationer av isotop.

All gammastrålning som släpps ut används för att generera en bild, som kan vara:

• tvådimensionell (för att utvärdera tumörer och metastaser);
• tredimensionell (för att skapa bilder av hjärta, ben, lever, njurar och hjärna).

Försiktighetsåtgärder med teknetium

Hantering av teknetium lämpar sig bäst i små mängder och i ett handskskydd.

Det är nödvändigt att uppmärksamma radioaktivitet av teknetium, främst så att dess hantering är adekvat. I små mängder, som mindre än 0,05 gram, är riskerna inte så allvarliga, även om försiktighetsåtgärder är nödvändiga. Till exempel är den farligare gammastrålningen nästan obefintlig, men den beta-utsläppen kan lätt begränsas av glas.

Man bör också komma ihåg att teknetiumisotoper har en lång halveringstid. Därför är mängden strålning som genereras liten under ett kort tidsintervall, vilket ytterligare förstärker behovet av att arbeta i små mängder.

Ett av sätten att manipulera teknetium innebär användning av ett handskskydd, så att provet isoleras och operatören inte utsätts för risker förknippade med strålning.

Veta mer: Vilka grundämnen i det periodiska systemet är radioaktiva?

Teknetiums historia

grupp 7 av Periodiska systemet väckte uppmärksamhet under lång tid, eftersom i utvecklingen av det ursprungliga bordet av Dmitri Mendeleev, endast en element kemisk som finns i den: den mangan. Sålunda, på 1900-talet, många försök har gjorts för att upptäcka elementen i grupp 7, de flesta av dem uppenbarligen ineffektiva.

1925 påstod sig dock Otto Berg, Walter Noddack och Ida Tacke (senare Ida Noddack) ha upptäckt inte ett, utan två nya grundämnen i grupp 7, som de kallade masurium (Z = 43) och rhenium (Z = 75). Det andra accepterades, men element 43 hade inte samma respekt, eftersom det var föremål för många tvister.

Ställd inför många återvändsgränder, den officiell upptäckt av element 43 krediteras italienska Emilio Segrè, som hade hjälp av sin grupp forskare, 1937. Segrè och hans team lyckades genom att manipulera ett prov av molybden, som bombarderades av deuterium i flera månader.

Efter flera analyser lyckades det italienska teamet identifiera detta nya element, som kunde separeras genom att koka med natriumhydroxid och en liten mängd Väteperoxid.

Namnet technetium kommer från grekiskan technetos och betyder "konstgjord".

Övningar lösta på teknetium

fråga 1

(ESCS-DF 2011) Inom nuklearmedicin används radiofarmaka vid diagnos och behandling av olika sjukdomar. Vissa radiofarmaka använder teknetium-99m (Tc-99m), som har användbara egenskaper som markör. gamma-emitternuklid och kan användas vid undersökningar av hjärna, myokard, sköldkörtel, lungor och andra.

Användningen av en radioisotop beror på dess kemiska och biologiska egenskaper, inklusive dess halveringstid. 99mTc-isotopen har en halveringstid på sex timmar, tillräckligt för att den ska ackumuleras i det organ som ska studeras och för att den inte ska finnas kvar i kroppen under lång tid.

Massan av 99mTc, nödvändig för att utföra ett givet test, motsvarar 500 mg. Med tanke på att en patient kommer att genomgå denna undersökning 12 timmar efter att radionukliden administrerats, är den minsta mängden av det radioläkemedel som patienten måste få lika med:

A) 2 g

B) 1 g

C) 500 mg

D) 250 mg

E) 125 mg

Upplösning:

Alternativ A

Halveringstid är den tid det tar för mängden av ett radioaktivt prov att halveras. Patienten kommer att utföra undersökningen 12 timmar efter administrering av ^99mTc, som har en halveringstid på sex timmar.

Om 500 mg behövs betyder det att efter 12 timmar, endast 500 mg av den ^99mTc kommer att finnas tillgänglig. Inom 12 timmar hade två halveringstider passerat, vilket innebär att provet halverades två gånger, dvs den ursprungliga mängden delades med fyra.

Den initiala mängden radiofarmaka som patienten måste få är alltså minst 2 gram, för efter 12 timmar kommer endast 500 mg av provet att finnas kvar.

fråga 2

(Fameca-SP 2014) Figuren visar en 99mTc (metastabil technetium-99) generator tillverkad i Brasilien av Ipen. Denna radionuklid, som används inom nuklearmedicin, produceras kontinuerligt genom sönderfallet av "moder"-radionukliden, som är 99Mo (molybden-99). Grafen visar en typisk 99Mo-aktivitet för dessa generatorer som en funktion av tiden i dagar.

I den nukleära ekvationen som hänvisar till sönderfallet av 99Mo, "moder"-nukliden, till 99mTc, "dotter"-nukliden, finns det en frisättning av

A) alfapartiklar.

B) negativa beta-partiklar.

C) positiva beta-partiklar.

D) neutroner.

E) protoner.

Upplösning:

Alternativ C

både ⁹⁹Hur mycket ^99mTc har samma massa. "M" in ^99mTc betyder bara att det är en metastabil isotop, det vill säga den ligger på en högre energinivå än isotopen ⁹⁹Konventionell Tc, men utan någon inblandning i massan.

Molybden har ett atomnummer på 42, ​​medan teknetium har ett atomnummer på 43.

Således kan man se att i förfallet av ⁹⁹Mo för produktion av ^99mTc upprätthölls massan och ökningen av en enhet i atomnummer. Detta är karakteristiskt för emissionen av negativa beta-partiklar, eftersom dessa partiklar har försumbar massa och ett atomnummer lika med -1, precis som elektron.

Av Stefano Araújo Novais
Kemilärare