Технециум

Технециум  (₄₃Tc)

Општи својства
Име и симбол	технециум (Tc)
Изглед	сјаен сив метал
Технециумот во периодниот систем
Mn ↑ Tc ↓ Re молибден ← технециум → рутениум
Атомски број	43
Стандардна атомска тежина (Ar)	[98]
Категорија	преоден метал
Група и блок	група 7, d-блок
Периода	V периода
Електронска конфигурација	[Kr] 4d5 5s2
по обвивка	2, 8, 18, 13, 2
Физички својства
Фаза	цврста
Точка на топење	2.430 K ​(2.157 °C)
Точка на вриење	4.538 K ​(4.265 °C)
Густина близу с.т.	11 г/см3
Топлина на топење	33,29 kJ/mol
Топлина на испарување	585,2 kJ/mol
Моларен топлински капацитет	24,27 J/(mol·K)
парен притисок (екстраполиран) P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k при T (K) 2.727 2.998 3.324 3.726 4.234 4.894
Атомски својства
Оксидациони степени	7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, −1, −3 ​(силен киселински оксид)
Електронегативност	Полингова скала: 1,9
Енергии на јонизација	I: 702 kJ/mol II: 1.470 kJ/mol II: 2.850 kJ/mol
Атомски полупречник	емпириски: 136 пм
Ковалентен полупречник	147±7 пм
Спектрални линии на технециум
Разни податоци
Кристална структура	​шестаголна збиена (шаз)
Брзина на звукот тенка прачка	16.200 м/с (при 20 °C)
Топлинско ширење	7,1 µм/(m·K) (на с.т.)
Топлинска спроводливост	50,6 W/(m·K)
Електрична отпорност	200 nΩ·m (при 20 °C)
Магнетно подредување	парамагнетно
CAS-број	7440-26-8
Историја
Предвидел	Дмитри Менделеев (1871)
Откриен и првпат издвоен	Емилио Сегре и Карло Периеро (1937)
Најстабилни изотопи
изо ПЗ полураспад РР РЕ (MeV) РП 95mTc веш 61 д ε – 95Mo γ 0,204, 0,582, 0,835 – ВК 0,0389, e 95Tc 96Tc веш 4,3 д ε – 96Mo γ 0,778, 0,849, 0,812 – 97Tc веш 2,6×106 г ε – 97Mo 97mTc веш 91 д ВК 0,965, e 97Tc 98Tc веш 4,2×106 г β− 0,4 98Ru γ 0,745, 0,652 – 99Tc расеан 2,111×105 г β− 0,294 99Ru 99mTc веш 6,01 ч БК 0,142, 0,002 99Tc γ 0,140 –

Технециум — хемиски елемент со симбол Tc и атомски број 43. Тоа е најлесниот елемент чии сите изотопи се радиоактивни ; никој не е стабилен , со исклучок на целосно јонизираната состојба од ⁹⁷ Tc. Речиси целиот технециум се произведува синтетички, а само околу 18.000 тони можат да се најдат во било кое дадено време во Земјината кора. Технециумот природно се јавува и е спонтан производ на цепење од ураниумска руда и ториумска руда, најчестиот извор, или производот на заробување на неутроните во молибденските руди. Овој сребрено-сив, кристален преоден метал лежи меѓу рениум и манган во групата 7 од периодниот систем , а неговите хемиски својства се средни помеѓу оние од овие два соседни елементи. Најчестиот природен изотоп е ⁹⁹ Tc.

Многу од својствата на технециумот биле предвидени од Дмитриј Менделеев пред откривањето на елементот. Менделеев забележал јаз во својата периодичен систем и му дал на неоткриениот елемент привременото име екаманганец ( Ем ). Во 1937 година, технециумот (поточно технециум-97 изотопот) стана првиот доминантно вештачки елемент што требало да се произведе, па оттука и неговото име (од грчкиот τεχνητός , што значи "синтетички или вештачки", + -ium).

Еден краткотраен гама-зрак - емитува јадрен изомер на технециум- технециум-99m - се користат во јадрена медицина во широк спектар на дијагностички тестови, како што се дијагнози на рак на коските. Основата на овој нуклид , технециум-99, се користи како извор на бета-честички без гама-зраци. Долговечните технециумови изотопи комерцијално произведени се нус-производи на цепење на ураниум-235 во јадрени реактори и се извлечени од стапчиња за јадрено гориво . Бидејќи нема изотоп на технециум има полуподолг живот од 4,2 милиони години ( технециум-98 ), откривањето на технециум во црвените гиганти од 1952 година помогна да се докаже дека ѕвездите можат да произведат потешки елементи.

Историја

Пребарај за елемент 43

Од 1860 до 1871 година, раните форми на периодниот систем предложени од Дмитриј Менделеев содржеле јаз меѓу молибден (елемент   42) и рутениум (елемент   44). Во 1871 година, Менделеев предвидел дека овој елемент што фали ќе ја окупира празнината под манганот и има слични хемиски својства. Менделеев му го даде привременото име екаманганец (од Ека -, санскритски збор за еден), бидејќи предвидениот елемент беше едно место надолу од познатиот елемент манган.

Рани погрешни идентификации

Многу рани истражувачи, и пред и по периодичниот систем да биде објавен, беа желни да бидат првите што го откриле и го именуваа елементот што недостасуваше. Неговата локација во системот сугерираше дека треба полесно да се пронајде од другите неоткриени елементи.

Година	Барателот	Предложено име	Актуелен материјал
1828	Готфрид Осман	Полиниум	Иридиум
1846	Р. Херман	Илмениум	Ниобиум - тантал легура
1847	Хајнрих Роуз	Пелопиум	Ниобиум-танталова легура
1877	Серж Керн	Davyum	Иридиум - родиум - легура на железо
1896	Проспер Бариер	Луциум	Итриум
1908	Masataka Ogawa	Нипониум	Рениум, кој беше тогаш непозната дви-манган

Неприпростливи резултати

(1904-1945, сега на Универзитетот за технологија на Гдањск ): недостаток на елементи: 84 полониум По (иако откриен уште во 1898 година од Марија Склодовска-Кири ), 85 астат А (1940 во Беркли), 87 francium Fr (1939, во Франција), 93 нептуниум Np (1940, во Беркли) и други актиноиди и лантаноиди. Стари симболи за: 18 argon Ar (тука: A), 43 technetium Tc (Ма, масуриум, 1925, отфрлен како грешка и конечно потврден во 1937, Палермо), 54 ксенон Xe (X), 86 радон, Rn (Ем, еманација)

Германските хемичари Волтер Ноддак , Ото Берг и Ида Таке го објавиле откривањето на елементот 75 и елементот 43 во 1925 година, и именуваниот елемент 43 мазуриум (по Масурија во источна Прусија , сега во Полска , во регионот каде што потекнува семејството на Волтер Ноддак). Групата го бомбардираше колумбитот со зрак на електрони и изведениот елемент 43 беше присутен со испитување на спектрограми за дифракција на Х-зраци . Брановата должина на произведените рендгенски зраци е поврзана со атомскиот број по формула добиена од Хенри Мослеј во 1913 година. Тимот тврдел дека открил слаб рендгенски сигнал на бранова должина произведена од елемент 43. Подоцна експериментатори не можеле да го реплицираат откритието, и тоа беше отфрлено како грешка за многу години. Сепак, во 1933 година, серија написи околу откривањето на елементите го цитираа името мазуриум за елемент 43. Дали тимот од 1925 година всушност го открил елементот 43 сè уште се дебатира.

Официјално откритие и подоцна историја

Откривањето на елемент 43 конечно беше потврдено со експеримент во 1937 година на Универзитетот во Палермо во Сицилија од Карло Периеро и Емилио Сегре . Во средината на 1936 година, Сегре ја посетил САД, прво Колумбискиот Универзитет во Њујорк, а потоа и Националната лабораторија на Лоренс Беркли во Калифорнија. Тој го убедил циклотронскиот изумител Ернест Лоренс да му дозволи да ги врати некои отфрлени циклотронски делови што станале радиоактивни. Лоренс му испратил молибденска фолија која била дел од дефлекторот во циклотронот.

Сегре го пријавил својот колега Периеро да се обиде да докаже, преку компаративна хемија, дека активноста на молибденот навистина е од елемент со атомски број 43. Во 1937 година тие успеале со изолирање на изотопите технециум-95m и технециум-97 . Официјалните претставници на Универзитетот во Палермо сакале да го именуваат своето откритие " panormium ", по латинското име за Палермо , Panormus. Во 1947 година елемент 43 бил именуван по грчкиот збор τεχνητός , што значи "вештачки", бидејќи тоа бил првиот елемент што е вештачки произведен. Сегре се вратил кај Беркли и се запознал со Глен Т. Сеоборг. Тие го изолирале метастабилниот изотоп технециум-99м, кој сега се користи во околу десет милиони медицински дијагностички процедури годишно.

Во 1952 година, астрономот Пол В. Мерил во Калифорнија го открил оддавниот спектар на технециум (конкретно бранови должини од 403,1 nm , 423,8 nm, 426.2 nm и 429,7 nm) на светлина од црвени гиганти од S-тип . Ѕвездите биле близу до крајот на нивниот живот, но биле богати со овој краткотраен елемент, што укажува на тоа дека се создавале во ѕвездите со јадрени реакции. Овој доказ ја зајакнал хипотезата дека потешките елементи се производ на нуклеосинтезата кај ѕвездите. Во поново време, ваквите набљудувања доведоа до докази дека елементите се формираат со заробување на неутроните во s-процесот .

По тоа откритие, имало многу пребарувања во терестријални материјали за природни извори на технециум. Во 1962 година, технециум-99 бил изолиран и идентификуван во уранинат од Белгискиот Конго во исклучително мали количини (околу 0,2 ng / kg); таму потекнува како спонтан производ на цепење на ураниум-238. Реакторот за природна јадрено цепење Окло содржи докази дека значителни количини на технециум-99 се произведиле и оттогаш се распаѓаат во рутениум-99 .

Особености

Физички својства

Технециум е сребрено-сив радиоактивен метал со изглед сличен на платина , најчесто добиен како сив прав. Кристалната структура на чистиот метал е шестаголна блиску-спакувана. Атомскиот технециум има карактеристични оддавни линии на овие светлински бранови должини: 363,3 nm , 403,1 nm, 426.2 nm, 429.7 nm и 485.3 nm.

Металната форма е малку парамагнетна, што значи дека нејзините магнетни диполи се усогласуваат со надворешните магнетни полиња , но ќе претпостават случајни ориентации откако полето ќе биде отстрането. Чистиот, метален монокристален технециум станува тип-II суперпроводник на температура под 7.46 К. Под оваа температура, технециумот има многу висока длабочина на магнетна пенетрација, поголема од било кој друг елемент освен ниобиум .

Хемиски својства

Технециумот се наоѓа во седмата група од периодниот систем, помеѓу рениум и манган. Како што е предвидено по периодичниот закон , неговите хемиски својства се помеѓу оние два елементи. Од двата, технециумот повеќе наликува на рениум, особено во неговата хемиска инертност и тенденција да формира ковалентни врски . За разлика од манганот, технециумот лесно не формира катјони ( јони со нето позитивен полнеж). Технециумот покажува девет оксидациски состојби од -1 до +7, од кои +4, +5 и +7 се најчести. Технециумот се раствора во аква регрија , азотна киселина и концентрирана сулфурна киселина , но не е растворлив во хлороводородна киселина од која било концентрација.

Металниот технециум полека оцрнува во влажен воздух и, во форма на прав, гори во кислород .

Технециумот може да го катализира уништувањето на хидразин со азотна киселина, и ова својство се должи на неговата разновидност на валенции. Ова предизвика проблем во одвојувањето на плутониум од ураниум во преработката на јадрено гориво, каде што хидразинот се користи како заштитно редуктивно средство за одржување на плутониумот во тривалентната, наместо постабилна тетравалентна состојба. Проблемот се влошува со заемно зајакнатата екстракција на растворувачите на технециум и циркониум во претходната фаза, и беше потребна модификација на процесот.

Соединенија

Пертехнетат и деривати

Пертехнетат е една од најпознатите достапни форми на технециум. Таа е структурно поврзана со перманганат .

Најраспространетата форма на технециум, што е лесно достапна, е натриум пертехнетат, Na [TcO ₄ ]. Поголемиот дел од овој материјал е произведен со радиоактивно распаѓање од [ ⁹⁹ MoO ₄ ] ^2- :

[ ⁹⁹ MoO ₄ ] ^2- → [ ⁹⁹ TcO ₄ ] ^- + γ

Пертехнетат (тетроксидоттехнат) TcO−
4 се однесува аналогно на перхлорат, и двете се тетраедрични. За разлика од перманганатот ( MnO−
4), тоа е само слаб оксидирачки агенс.

Поврзан со пертехнетатот е хептосидот. Ова бледо-жолто, испарливо цврсто соединение е произведено со оксидација на Tc метал и сродни претходници:

4 Tc + 7 O ₂ → 2 Tc ₂ O ₇

Тоа е многу редок пример за молекуларен метален оксид, други примери се OsO <sub id="mwARg">4</sub> и RuO <sub id="mwARo">4</sub> . Тоа прифаќа центросиметриска структура со два типа на Tc-O врски со 167 и 184 pm должини на врската.

Технециум хептоксид се хидролизира во пертехнетат и пертенехтенска киселина , во зависност од pH вредноста:

Tc ₂ O ₇ + 2 OH ^- → 2 TcO ₄ ^- + H ₂ O

Tc ₂ O ₇ + H ₂ O → 2 HTcO ₄

HTcO ₄ е силна киселина. Во концентрирана сулфурна киселина, [TcO ₄ ] ^- се претвора во октадерна форма TcO ₃ (OH) (H ₂ O) ₂ , коњугатната основа на хипотетичкиот триаксо комплекс [TcO ₃ (H ₂ O) ₃ ] ⁺ .

Други деривати на халкогенид

Технециум формира диоксид, дисулфид , диселенид и дителурид. Лошо дефинираните Tc ₂ S ₇ форми на третирање на пертехнетат со сулфурводород. Топлински се распаѓа во дисулфид и елементарен сулфур. Слично на тоа, диоксидот може да се добие со редукција на Tc ₂ O ₇ .

За разлика од случајот со рениум, триоксид не е изолиран за технециум. Сепак, TcO ₃ е идентификуван во гасовита фаза користејќи масена спектрометрија .

Едноставни хидридски и халидни комплекси

Технециум го формира едноставниот комплекс TcH2−
9. Калиумовата сол е изоструктурна со <span about="#mwt111" class="chemf nowrap" data-cx="[{&quot;adapted&quot;:true,&quot;partial&quot;:false,&quot;targetExists&quot;:true}]" data-mw="{&quot;parts&quot;:[{&quot;template&quot;:{&quot;target&quot;:{&quot;wt&quot;:&quot;Chem&quot;,&quot;href&quot;:&quot;./Шаблон:Chem&quot;},&quot;params&quot;:{&quot;1&quot;:{&quot;wt&quot;:&quot;ReH&quot;},&quot;2&quot;:{&quot;wt&quot;:&quot;9&quot;},&quot;3&quot;:{&quot;wt&quot;:&quot;2-&quot;}},&quot;i&quot;:0}}]}" data-ve-no-generated-contents="true" id="mwAU0" typeof="mw:Transclusion">ReH <span style="display:inline-block;margin-bottom:-0.3em;vertical-align:-0.4em;line-height:1em;font-size:80%;text-align:left"><sup style="font-size:inherit;line-height:inherit;vertical-align:baseline">2-</sup> <br><br><br><br></span></span> .

Познати се следниве бинарни (содржат само два елементи) технециумови халиди: TcF <sub id="mwAVA">6</sub> , TcF ₅ , TcCl <sub id="mwAVM">4</sub> , TcBr ₄ , TcBr ₃ , α-TcCl ₃ , β-TcCl ₃ , TcI ₃ , α-TcCl ₂ и β- TcCl ₂. Оксидационите состојби се движат од Tc (VI) до Tc (II). Технециумовите халиди покажуваат различни типови на структури, како што се молекуларни октаедрични комплекси, проширени синџири, слоевит листови, и метални кластери наредени во тридимензионална мрежа. Овие соединенија се добиваат со комбинирање на метал и халоген или со помалку директни реакции.

TcCl ₄ се добива со хлорирање на Tc метал или Tc ₂ O _7. По загревањето, TcCl ₄ ги дава соодветните Tc (III) и Tc (II) хлориди.

TcCl ₄ → α-TcCl ₃ + 1/2 Cl ₂

TcCl ₃ → β-TcCl ₂ + 1/2 Cl ₂

TcCl ₄ формира структури слични на синџири, слични на однесувањето на неколку други метални тетрахлориди.

Структурата на TcCl ₄ е составен од бесконечни цик-цак синџири со делење на работ на TcCl ₆ октаедра. Тој е изоморфен на метан тетрахлоридите од транзиција на циркониум , хафниум и платина .

Постојат два полиморфи на технециум трихлорид, α- и β-TcCl _3. Полиморфот α е исто така означен како Tc ₃ Cl ₉ . Таа усвојува конфацијална биоктодерска структура . Се подготвува со третирање на хлоро-ацетат Tc ₂ (O ₂ CCH ₃ ) ₄ Cl ₂ со HCl. Како Re <sub id="mwAYA">3</sub> Cl <sub id="mwAYE">9</sub> , структурата на α-полиморфот се состои од триаголници со кратки M-M растојанија. β-TcCl ₃ содржи октаедрични Tc центри, кои се организирани во парови, како што се гледа и за молибден трихлорид . TcBr ₃ не ја прифаќа структурата на трихлоридната фаза. Наместо тоа, ја има структурата на молибден трибромид, кој се состои од синџири на конфацијални октаедри со наизменични кратки и долги Tc-Tc контакти. TcI ₃ ја има истата структура како и високо температурната фаза на TiI <sub id="mwAYg">3</sub>, со синџири на конфацијални октаедри со еднакви Tc-Tc контакти.

Неколку анјонски технециумови халиди се познати. Бинарните тетрахалидиди може да се претворат во хексахалиди [TCX _6] ^{2- (X} = F, Cl, Br, I), кои донесуваат октахедрална молекуларна геометрија . Повеќе намалени халиди формираат анјонски кластери со Tc-Tc врски. Ситуацијата е слична и за поврзаните елементи на Mo, W, Re. Овие кластери ја имаат јадреноста Tc ₄ , Tc ₆ , Tc ₈ и Tc ₁₃ . Постабилните Tc ₆ и Tc ₈ кластери имаат форми на призма, каде вертикалните парови на Tc атомите се поврзани со тројните врски и планските атоми со единечни врски. Секој технециумов атом има шест врски, а останатите валентни електрони можат да бидат заситени од еден осен и два премостувачки лигандни халогени атоми како хлор или бром .

Координација и органометални комплекси

Технециум (99mTc) сестамибис ("кардиолит") широко се користи за снимање на срцето.

Технециум формира различни координациони соединенија со органски лиганди. Многу од нив биле добро испитани поради нивната важност за јадрената медицина.

Технециумот формира различни соединенија со Tc-C врски, т.е. органотехнециумски соединенија. Најистакнати членови на оваа класа се соединенија со CO, арена и циклопентадиенилни лиганди. Бинарниот карбонил Tc ₂ (CO) ₁₀ е бело, испарливо и солидно соединение. Во оваа молекула, два технециумови атоми се врзани едни со други; секој атом е опкружен со октаедра од пет карбонилни лиганди. Должината на врската помеѓу технециумовите атоми, 303 pm, е значително поголемо од растојанието помеѓу два атома на метален технециум (272 pm). Слични карбонили се формираат од сродниците на технециум, манган и рениум. Интересот за органотехниумските соединенија е исто така мотивиран од апликациите во јадрената медицина . Невообичаено за други метални карбонили, Tc форми аква-карбонил соединенија, истакнато суштество [Tc (CO) ₃ (H ₂ O) _3] ^+.

Изотопи

Технециумот, со атомски број (означен со Z ) 43, е елемент со најмал број во периодниот систем, од кој сите изотопи се радиоактивни . Вториот најлесно ексклузивен радиоактивен елемент, прометиум , има атомски број од 61. Атомските јадра со непарен број протони се помалку стабилни од оние со парни броеви, дури и кога вкупниот број нуклеони (протони + неутрони ) е рамномерно, и непарните нумерирани елементи имаат помалку стабилни изотопи .

Најстабилните радиоактивни изотопи се технециум-98 со полуживот од 4.2 милиони години ( Ма ), технециум-97 со 2.6 Ма, и технециум-99 со 211.000 години. Триесет други радиоизотопи се одликуваат со масени броеви кои се движат од 85 до 118. Повеќето од нив имаат полуживот кој е помалку од еден час, исклучоците се технециум-93 (полуживот: 2.73 часа), технециум-94 (полуживот: 4.88   часа), технециум-95 (полуживот: 20   часа), и технециум-96 (полуживот: 4.3   дена).

Примарниот режим на распаѓање за изотопи полесни од технециум-98 ( ⁹⁸ Tc) е заробување на електрони , што произведува молибден ( Z = 42). За технециум-98 и потешки изотопи, примарен режим е бета емисија (емисија на електрон или позитрон), што создава рутениум ( Z   =   44), со исклучок дека технециум-100 може да се распаѓа и со бета емисија и со електронското зафаќање.

Технециум исто така има бројни јадрени изомери , кои се изотопи со еден или повеќе возбудени нуклони. Технециумот-97m ( ^97m Tc; 'm' е метастабилност ) е најстабилен, со полуживот од 91 ден (0.0965   MeV). Ова е проследено со технециум-95m (полуживот: 61 ден, 0,03   MeV), и технециум-99m (полуживот: 6,01 часа, 0,142   MeV). Технециум-99m емитира само гама-зраци и распаѓање на технециум-99.

Технециум-99 ( ⁹⁹ Tc) е главен производ на цепење на ураниум-235 ( ²³⁵ U), што го прави најчестиот и најлесно достапен изотоп на технециум. Еден грам технециум-99 произведува 6,2 × 10 ⁸   дезинтеграции во секунда (што е 0,62   G Bq / g).

Појавување и производство

Технециум се јавува природно во Земјината кора во минутни концентрации од околу 0,003 делови на трилиони. Ова изнесува околу 18000 тони во било кое дадено време, под претпоставка дека масата на Земјината кора е 6000000000000000000000 6 × 10 ²¹ килограми. Технециумот е толку редок, бидејќи полуживотот на технециум-98 е само 4.2 милиони години. Поминаа повеќе од илјада такви периоди од формирањето на Земјата , така што веројатноста за опстанок на дури еден атом на примордијален технециум е нула. Сепак, мали количини постојат како спонтани производи на цепење во ураниумските руди. Килограм ураниум содржи околу 1 нанограм (10 ⁻⁹ gr) на технециум. Некои црвени џиновски ѕвезди со спектрални типови S-, M- и N содржат линија на спектрална апсорпција која укажува на присуство на технециум. Овие црвени гиганти се познати неформално како технециумски ѕвезди .

Отпад од цепење

За разлика од ретките природни појави, најголемиот дел од технециум-99 се произведуваат секоја година од потрошени јадрени горива , кои содржат различни производи на цепење. Цепење на грам ураниум-235 во јадрени реактори дава 27 мг на технециум-99, давајќи му на технециумот продуктивен принос од 6,1%. Други цепни изотопи произведуваат слични приноси на технециум, како што е 4.9% од ураниум-233 и 6.21% од плутониум-239 . Се проценува дека 49.000 T Bq (78 метрички тони) на технециум биле произведени во јадрени реактори помеѓу 1983 и 1994 година, далеку од доминантниот извор на копнениот технециум. Само дел од производството се користи комерцијално.

Технециум-99 е произведен од јадреното цепење на ураниум-235 и плутониум-239. Затоа е присутно во радиоактивниот отпад и во јадрените остатоци од експлозии на девијантна бомба . Неговото распаѓање, мерено во бекерели по износ на потрошено гориво, е доминантен придонесувач за радиоактивност на јадрен отпад по околу 10 ⁴ до 10 ⁶   години по создавањето на јадрен отпад. Од 1945 до 1994 година, околу 160 Т Bq (околу 250 кг) на технециум-99 беше ослободен во животната средина за време на атмосферските јадрени тестови . Износот на технециум-99 од јадрените реактори пуштен во животната средина до 1986 година е со редослед од 1000 T Bq (околу 1600 кг), првенствено со преработка на јадрено гориво ; поголемиот дел од тоа било испуштено во морето. Оттогаш, методите за репродукција ги намалија емисиите, но од 2005 година примарното ослободување на технециум-99 во околината е од страна на фабриката Sellafield , која испуштила околу 550 T Bq (околу 900 кг) од 1995-1999 година во Ирското Море . Од 2000 година па натаму износот е ограничен со регулатива на 90   T Bq (околу 140 кг) годишно. Испуштањето на технiциум во морето резултирало со контаминација на некои морски плодови со ниски количини на овој елемент. На пример, европскиот јастог и рибите од западниот дел на Камбрија содржат околу 1 Bq / kg технециум.

Производ на цепење за комерцијална употреба

Метастабилниот изотоп технециум-99m постојано се произведува како цепен производ од цепење на ураниум или плутониум во јадрени реактори :

${\ce {^{238}_{92}U ->[{\ce {sf}}] ^{137}_{53}I + ^{99}_{39}Y + 2^{1}_{0}n}}$

${\ce {^{99}_{39}Y ->[\beta^-][1.47\,{\ce {s}}] ^{99}_{40}Zr ->[\beta^-][2.1\,{\ce {s}}] ^{99}_{41}Nb ->[\beta^-][15.0\,{\ce {s}}] ^{99}_{42}Mo ->[\beta^-][65.94\,{\ce {h}}] ^{99}_{43}Tc ->[\beta^-][211,100\,{\ce {y}}] ^{99}_{44}Ru}}$

Бидејќи искористеното гориво е дозволено да стои неколку години пред повторната обработка, сите молибден-99 и технециум-99м се распаѓаат од времето кога фитилните производи се одвоени од главните актиноиди во конвенционалното јадрено преработување . По левата екстракција плутониум-ураниум (течна PUREX ) содржи висока концентрација на технециум како TcO−
4 но скоро сето тоа е технециум-99, а не технециум-99м.

Огромното мнозинство на технециум-99м што се користи во медицинската работа се произведува од страна на озрачувачки посветени високо збогатени ураниумски цели во реакторот, извлекување на молибден-99 од целите во објектите за преработка, и обновување во дијагностичкиот центар произведен технециум-99м по распаѓање на молибден-99. Молибден-99 во форма на молибдат MoO2−
4 </br> MoO2−
4 е адсорбиран на киселина алумина ( Al₂O₃ </br> Al₂O₃ </br> Al₂O₃ ) во заштитен коломентен хроматограф во генератор на технециум-99m ("технециум крава", исто така повремено наречен "крава молибден"). Молибден-99 има полуживот од 67 години   часа, толку краткотрајни технециум-99m (полуживот: 6   часа), што произлегува од неговото распаѓање, постојано се произведува. Растворлив пертехнетат TcO−
4 </br> TcO−
4 потоа може да се хемиски извлечени со елуција користејќи солен раствор . Недостаток на овој процес е тоа што бара цели што содржат ураниум-235, кои се предмет на безбедносни мерки на претпазливост на фисионски материјали.

Првиот технециум-99м генератор, незаштитен, 1958 година. Tc-99m пертехнетат раствор се елуира од Мо-99 молибдат врзан за хроматографски супстрат

Речиси две третини од светската понуда доаѓа од два реактора; Националниот истражувачки Универзален Реактор во Лабораториите на Чак Ривер во Онтарио, Канада, и Реакторот за Висок Флукс во Јадрена Истражувачка и консултантска група во Петен, Холандија. Сите поголеми реактори кои произведуваат технециум-99м биле изградени во 1960-тите и се близу до крајот на животот . Двата нови канадски експериментални реактори за решетка со применета физика, планирани и изградени за производство на 200% од побарувачката на технециум-99м, ги ослободија сите други производители од изградба на сопствени реактори. Со откажувањето на веќе тестираните реактори во 2008 година, идната понуда на технециум-99м стана проблематична.

Реакторот "Чак Ривер" беше затворен за одржување во август 2009 година и повторно беше отворен во август 2010 година. Во петокот 19 февруари 2010 година, реакторот Petten имаше прекин на одржувањето на 6 месеци, и повторно беше отворен во септември 2010 година. Со милиони процедури кои се потпираат на технециум-99m секоја година, ниското снабдување остави јаз, оставајќи некои практичари да се вратат во техники кои не се користат 20 години. Нешто смирување на ова прашање е објавувањето од полскиот истражувачки реактор Марија дека развиле техника за изолација на технециум.

Отстранување на отпадот

Долгиот полуживот на технециум-99 и неговиот потенцијал за формирање анјонски видови создава голема загриженост за долготрајното отстранување на радиоактивниот отпад . Многу од процесите дизајнирани да ги отстранат фитилните производи во фабриките за преработка, имаат за цел катјонски видови како што се цезиум (на пример, цезиум-137 ) и стронциум (на пример, стронциум-90 ). Оттука, пертехнецот побегнува низ тие процеси. Тековните опции за отстранување на користа се однесуваат на погребување во континентална, геолошки стабилна карпа. Примарната опасност со таквата практика е веројатноста дека отпадот ќе контактира со вода, што би можело да ја исцеди радиоактивната контаминација во животната средина. Анјонскиот пертехнетат и јодид немаат тенденција да се адсорбираат на површините на минералите и најверојатно ќе бидат измиени. За споредба, плутониумот , ураниумот и цезиумот имаат тенденција да се врзат за почвените честички. Техециумот може да биде имобилизиран од некои средини, како што е микробиолошката активност во седиментите на дното на езерото а хемија на животната средина на технециумот е област на активно истражување.

Алтернативен метод на депонирање, трансмутација , е демонстриран во ЦЕРН за технециум-99. Во овој процес, технециумот (технециум-99 како метална мета) е бомбардиран со неутрони за да се формира краткотрајниот технециум-100 (полуживот = 16   секунди), што се распаѓа со бета распаѓање на рутениум -100. Ако закрепнување на употреблив рутений е цел, потребна е екстремно чиста технециума цел; ако во целта се присутни мали траги од мали актиноиди како што се америциум и кириум , тие веројатно ќе се подложат на цепење и ќе формираат повеќе цепни производи кои ја зголемуваат радиоактивноста на озрачени цели. Формирањето на рутениум-106 (полуживот 374   дена) од „свежото цепење“ веројатно ќе ја зголеми активноста на конечниот метален рутений, кој потоа ќе бара подолго време на ладење по зрачењето пред да може да се користи рутениумот.

Вистинската поделба на технециум-99 од потрошено јадрено гориво е долг процес. За време на преработка на гориво , излегува како компонента на високорадиоактивен отпадна течност. По седење неколку години, радиоактивноста се намалува до ниво каде изводливоста на долготрајните изотопи, вклучувајќи го и технециум-99, станува изводлива. Серија на хемиски процеси дава метал од технециум-99 со висока чистота.

Неутронска активација

Молибден-99 , кој се распаѓа за да формира технециум-99m, може да се формира со неутронска активација на молибден-98. Кога е потребно, други технециумски изотопи не се произведуваат во значителни количества со цепење, но се произведуваат со неутронско озрачување на родителски изотопи (на пример, технециум-97 може да се направи со неутронско озрачување на рутениум-96 ).

Акцелератори на честички

Извршувањето на производство на технециум-99м со бомбардирање на 22-MeV-протон на целна молибден-100 во медицински циклотрони по реакцијата ¹⁰⁰ Mo (p, 2n) ^99m Tc беше демонстрирано во 1971 година. Неодамнешните недостатоци на медицински технециум-99м го зголемија интересот за производство со протон-бомбардирање на изотопски збогатени (> 99,5%) молибден-100 цели. Други техники се испитуваат за добивање на молибден-99 од молибден-100 преку (n, 2n) или (γ, n) реакции во акцелераторите на честички.

Апликации

Техниумска сцинтиграфија на вратот на пациентот со Грейвс-ова болест

Technetium-99m ("m" означува дека ова е метастабилен јадрен изомер) се користи во радиоактивните изотопски медицински испитувања . На пример, Technetium-99m е радиоактивен трагач што медицинската опрема за обработка на слики го следи во човечкото тело. Тоа е добро прилагодено за улогата, бидејќи емитира лесно може да се детектира 140   keV гама-зраците , а полуживотот е 6,01   часа (што значи дека околу 94% од нив се распаѓаат на технециум-99 во 24   часа). Хемијата на технециум овозможува да биде врзана за различни биохемиски соединенија, од кои секоја одредува како се метаболизира и депонира во телото, а овој единствен изотоп може да се користи за мноштво дијагностички тестови. Повеќе од 50 заеднички радиофармацевтики се засноваат на технециум-99m за слики и функционални студии на мозокот , срцевиот мускул, штитната жлезда , белите дробови , црниот дроб , жолчниот меур , бубрезите , скелетот , крвта и туморите .

Подолгиот изотоп, технециум-95m со полуживот од 61 година   дена, се користи како радиоактивен трасер за проучување на движењето на технециум во животната средина и во системите на растителни и животински производи.

Индустриски и хемиски

Технециум-99 се распаѓа речиси целосно од бета распаѓање, емитирајќи бета-честички со доследни ниски енергии и без придружни гама-зраци. Покрај тоа, нејзиниот долг полуживот значи дека оваа емисија се намалува многу бавно со текот на времето. Исто така, може да се извади со висока хемиска и изотопска чистота од радиоактивниот отпад. Поради овие причини, тоа е стандарден бета емитер на Националниот институт за стандарди и технологија (NIST) и се користи за баждарење на опрема. Технециум-99, исто така, е предложен за оптоелектронски уреди и нано јадрени батерии .

Како рениум и паладиум, технецијтот може да служи како катализатор . Во процесите како што е дехидрогенацијата на изопропил алкохол , тоа е многу поефикасен катализатор од било кој рениум или паладиум. Сепак, неговата радиоактивност е главен проблем во безбедните каталитички апликации.

Кога челик се потопува во вода, додавајќи мала концентрација (55   ppm ) на калиум пертехнетат (VII) во водата го заштитува челикот од корозија, дури и ако температурата се зголеми на 250 °C (523 K) . Поради оваа причина, пертехнетат се користи како анодна корозија инхибитор за челик, иако радиоактивноста на технециумот претставува проблем што ја ограничува оваа апликација на автономни системи. Додека (на пример) CrO2−
4 </br> CrO2−
4 исто така, може да ја инхибираат корозијата, таа бара концентрација десет пати поголема. Во еден експеримент, примерок од јаглероден челик се чува во воден раствор на пертехнетат за 20   години и сè уште беше некротирано. Механизмот со кој пертехнетот ја спречува корозијата не е добро разбран, но се чини дека вклучува реверзибилно формирање на тенок површински слој ( пасивација ). Една теорија тврди дека пертехнетот реагира со челичната површина за да формира слој на технециум диоксид кој спречува понатамошна корозија; истиот ефект објаснува како железо во прав може да се користи за отстранување на пертехнетат од вода. Ефектот исчезнува брзо ако концентрацијата на пертехнетат падне под минималната концентрација или ако се додаде премногу висока концентрација на други јони.

Како што е наведено, радиоактивната природа на технециум (3 M Bq / L во потребните концентрации) ја прави оваа заштита од корозија непрактична во скоро сите ситуации. Сепак, заштитата од корозија од пертехнетат јони беше предложена (но никогаш не е прифатена) за употреба во реакторите со вриење .

Мерки на претпазливост

Технемиум нема природна биолошка улога и вообичаено не се наоѓа во човечкото тело. Технециумот се произведува во количина со јадрено цепење и се шири повеќе лесно од многу радионуклиди. Се чини дека има ниска хемиска токсичност. На пример, нема значителни промени во формулата на крвта, тежината на телото и органите и потрошувачката на храна може да се открие кај стаорци кои проголтале до 15   μg од технециум-99 по грам храна за неколку недели. Радиолошката токсичност на технециумот (по единица маса) е функција на соединение, тип на зрачење за предметниот изотоп и полуживот на изотопот.

Сите изотопи на технециум мора да се постапува внимателно. Најчестиот изотоп, технециум-99, е слаб бета емитер; таквото зрачење е запрен од ѕидовите на лабораториските стаклари. Примарната опасност при работа со технециум е вдишување на прашина; таквата радиоактивна контаминација во белите дробови може да претставува значителен ризик за рак. За поголема работа, внимателното ракување со аспираторот е доволно, и не е потребна кутија за ракавици .

Литература

• Cotton, F. A.; Wilkinson, G.; Murillo, C. A.; Bochmann, M. (1999). Advanced Inorganic Chemistry (6. изд.). New York: John Wiley & Sons, Inc. ISBN 978-0-471-19957-1.
• Emsley, J. (2001). Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-850340-8.
• Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (2. изд.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-3365-9.
• Heiserman, D. L. (1992). Exploring Chemical Elements and their Compounds. Element 43: Technetium. New York: TAB Books. ISBN 978-0-8306-3018-9.
• Schwochau, K. (2000). Technetium: chemistry and radiopharmaceutical applications. Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-29496-1.

Дополнителна литература

• B.J. Wilson, уред. (1966). The radiochemical Manual (2. изд.). ISBN 978-0-7058-1768-4.
• Scerri, E. R. (2007). The Periodic Table, Its Story and Its Significance. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-530573-9.
• Choppin, G.; Jan-Olov Liljenzin, J.-O.; Rydberg, J. (2002). Radiochemistry and nuclear chemistry. Nuclear Mass and Stability (3. изд.). Butterworth-Heinemann. стр. 41–57. ISBN 978-0-7506-7463-8.
• EnvironmentalChemistry.com – Technetium
• Nudat 2 Архивирано на 28 април 2021 г. nuclide chart from the National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory
• F Poineau, E V Johnstone, K R Czerwinski, et al. Recent Advances in Technetium Halide Chemistry. Acc. Chem. Res., 2014, 47 (2), pp 624–632. DOI: 10.1021/ar400225b

Надворешни врски

• Технециум на Ризницата ^?
• Technetium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)