Teknetium

Teknetium
←  Molybden | Rutenium  →
43 Mn ↑ Tc ↓ Re 43 Tc
Utseendet av en enkel substans
Prover av elementärt teknetium
Atomegenskaper
Namn, symbol, nummer	Technetium / Technetium (Tc), 43
Grupp , punkt , block	7 (föråldrad 7), 5, d-element
Atommassa ( molmassa )	97.9072  a. e. m.  ( g / mol )
Elektronisk konfiguration	[Kr] 4d 5 5s 2
Atomradie	136 pm
Kemiska egenskaper
kovalent radie	127  pm
Jonradie	(+7e)56  pm
Elektronnegativitet	1,9 (Pauling-skala)
Elektrodpotential	0
Oxidationstillstånd	−1, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7
Joniseringsenergi (första elektron)	702,2 (7,28)  kJ / mol  ( eV )
Termodynamiska egenskaper hos ett enkelt ämne
Densitet (vid ej )	11,5 [1]  g/cm³
Smält temperatur	2430K (2157°C, 3915°F) [1]
Koktemperatur	4538K (4265°C (7709°F) [1]
Oud. fusionsvärme	23,8 kJ/mol
Oud. avdunstningsvärme	585 kJ/mol
Molär värmekapacitet	24 J/(K mol)
Molar volym	8,5  cm³ / mol
Kristallgittret av en enkel substans
Gallerstruktur	Hexagonal
Gitterparametrar	a=2,737 c=4,391  Å
c / a -förhållande	1,602
Debye temperatur	453K  _
Andra egenskaper
Värmeledningsförmåga	(300 K) 50,6 W/(m K)
CAS-nummer	7440-26-8

Teknetium ( kemisk symbol  - Tc , från lat.  Technetium ) är ett kemiskt element i den 7:e gruppen (enligt den föråldrade klassificeringen  - en sidoundergrupp av den sjunde gruppen, VIIB), den femte perioden av det periodiska systemet av kemiska element av D. I. Mendelejev , med atomnummer 43.

Det enkla ämnet teknetium  är en silvergrå radioaktiv övergångsmetall . Det lättaste elementet utan stabila isotoper . [2] [3] Den första av de syntetiserade kemiska grundämnena .

Endast cirka 18 000 ton naturligt förekommande teknetium kunde ha hittats vid varje given tidpunkt i jordskorpan innan kärnkraftsåldern började. Naturligt teknetium är en spontan klyvningsprodukt av uranmalm och toriummalm, eller en produkt av neutronfångning i molybdenmalmer. Den vanligaste naturliga isotopen är 99 Tc. Resten av teknetiumet på jorden produceras syntetiskt som en klyvningsprodukt av uran-235 och andra klyvbara kärnor i kärnreaktorer av alla slag (kraft, militär, forskning, framdrivning, etc.) och, när det gäller bearbetning av använt kärnbränsle. , utvinns från kärnbränslestavar. Eller, i avsaknad av bearbetning, tillhandahåller den deras kvarvarande radioaktivitet i 2 miljoner år eller mer.

Historik

Hitta element 43

Från 1860-talet till 1871 innehöll tidiga former av det periodiska systemet som föreslagits av Dmitri Mendeleev ett gap mellan molybden (grundämne 42) och rutenium (grundämne 44). 1871 förutspådde Mendeleev att detta saknade element skulle fylla ett tomt utrymme under mangan och skulle ha liknande kemiska egenskaper. Mendeleev gav det det preliminära namnet "ekamargan" eftersom det förutsagda grundämnet var ett ställe lägre än det kända grundämnet mangan [4] . Många tidiga forskare, före och efter publiceringen av det periodiska systemet, försökte vara de första att upptäcka och namnge det saknade grundämnet.

De tyska kemisterna Walter Noddack , Otto Berg och Ida Takke rapporterade om upptäckten av element 75 och 43 1925 och döpte till element 43 Masurium (efter Masurien i Östpreussen, nu i Polen, regionen där Walter Noddacks familj föddes) [5] . Teamet bombarderade columbite med en elektronstråle och bestämde närvaron av element 43 genom att studera röntgenstrålningsspektrogram [6] . Våglängden för utsända röntgenstrålar är relaterad till atomnumret genom en formel som härleddes av Henry Moseley 1913. Teamet påstod sig ha upptäckt en svag röntgensignal vid våglängden som produceras av element 43. Senare försöksledare kunde inte upprepa upptäckten, och under många år avfärdades den som felaktig [7] [8] . Men 1933, i en serie artiklar om upptäckten av det 43:e grundämnet, kallades grundämnet masurium [9] . Huruvida Noddacks team faktiskt upptäckte element 43 1925 är fortfarande under debatt [10] .

Med utvecklingen av kärnfysik blev det klart varför teknetium inte kan hittas i naturen: i enlighet med Mattauch-Shchukarev-regeln har detta element inga stabila isotoper. Teknetium syntetiserades från ett molybdenmål bestrålat vid acceleratorcyklotronen med deuteriumkärnor vid National Laboratory. Lawrence i Berkeley i USA , och upptäcktes sedan i Palermo i Italien : den 13 juni 1937 dateras en anteckning av de italienska forskarna C. Perrier och E. Segre i tidskriften Nature , vilket indikerar att detta mål innehåller ett grundämne med atomnummer 43 [11] . Namnet "teknetium" för det nya grundämnet föreslogs av upptäckarna 1947 [12] [13] . Fram till 1947, förutom namnet " eka-mangan " som föreslagits av D. I. Mendeleev (det vill säga "liknar mangan"), användes även namnet " masurium " (lat. Masurium, beteckning - Ma) [14] .

1952 upptäckte Paul Merrill en uppsättning absorptionslinjer (403,1 nm , 423,8 nm, 426,2 nm och 429,7 nm) motsvarande teknetium (närmare bestämt isotopen 98 Tc [15] ) i vissa stjärnors spektra S -typ , i synnerhet chi Cygnus , AA Cygnus , R Andromeda , R Hydra , omicron Ceti och särskilt intensiva linjer - i stjärnan R Tvillingarna [16] innebar detta att teknetium finns i deras atmosfärer och var ett bevis på vad som händer i stjärnor av kärnsyntes [17] , nu kallas sådana stjärnor för teknetiumstjärnor .

Namnets ursprung

Från annan grek. τεχνητός  - konstgjord, vilket återspeglar den banbrytande upptäckten av ett element genom syntes.

Att vara i naturen

På jorden förekommer den i spårmängder i uranmalmer , 5⋅10 −10 g per 1 kg uran, som en produkt av spontan klyvning av uran-238.

Spektroskopimetoder har avslöjat innehållet av teknetium i spektra av vissa stjärnor - röda jättar ( teknetiumstjärnor ).

Fysikaliska och kemiska egenskaper

Den fullständiga elektroniska konfigurationen av teknetiumatomen är: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 5 5s 2

Teknetium är en radioaktiv övergångsmetall . I sin kompakta form är det en silvergrå metall med ett hexagonalt gitter ( a = 2,737 Å, c = 4,391 Å), medan den nanodispergerade metallen bildas under reduktion på ett starkt dispergerat underlag [18] eller under elektrolytisk avsättning på folien ytan har ett kubiskt gitter [ 19] (a = 3,7 – 3,9 Å) [1] . I Tc-99 NMR-spektrumet av nanodispergerat teknetium finns det ingen absorptionsbandsdelning, medan hexagonalt bulk-teknetium har ett Tc-99-NMR-spektrum uppdelat i 9 satelliter [2] . Atomiskt teknetium har karakteristiska emissionslinjer vid våglängder på 363,3 nm, 403,1 nm, 426,2 nm, 429,7 nm och 485,3 nm [20] . När det gäller kemiska egenskaper är teknetium nära mangan och rhenium , i föreningar uppvisar det nio heltalsoxidationstillstånd från -1 till +7 och 5 fraktionerade (som 2,5 [3] , 1,81, 1,67, 1,625, 1,5 [4] ), som är karakteristiska för klusterföreningar av teknetium (med ett socialiserat system av metall-metallatomer, dock förbundna med andra ligander. När det interagerar med syre bildar det oxiderna Tc 2 O 7 och TcO 2 , med klor och fluor  - halogenider TcX 6 , TcX 5 , TcX 4 , med svavel  är sulfider TcS 2 och [Tc 3 (μ3-S)(μ2-S 2 ) 3 (S 2 )(3n −1)/n) ] n Tc 2 S 7 existerar inte i sin rena form. Teknetium är en beståndsdel av koordinations- och organoelementföreningar . I en serie spänningar är teknetium till höger om väte , mellan koppar och rutenium [6] . Det reagerar inte med saltsyra, men löser sig lätt i salpeter- och svavelsyror .

Får

Teknetium erhålls från radioaktivt avfall genom en kemisk metod; för dess isolering används kemiska processer med många arbetsintensiva operationer, en stor mängd reagens och avfall. I Ryssland erhölls det första teknetiumet i verk av Anna Fedorovna Kuzina tillsammans med arbetarna i Mayak Production Association [21] . De viktigaste trenderna för hantering av teknetium ges i [7] s.26.

Förutom uran-235 bildas teknetium vid klyvning av nuklider 232 Th , 233 U , 238 U , 239 Pu . Den totala ansamlingen i alla reaktorer som är verksamma på jorden under ett år är mer än 10 ton [22] .

Isotoper

Radioaktiva egenskaper hos vissa teknetiumisotoper [23] :

Applikation

Det används i stor utsträckning inom nuklearmedicin för att studera hjärnan, hjärtat, sköldkörteln, lungorna, levern, gallblåsan, njurarna, skelettbenen, blodet, samt för att diagnostisera tumörer [24] .

Perteknetater (salter av teknetsyra HTcO 4 ) har anti-korrosionsegenskaper, eftersom TcO 4 − jonen , i motsats till MnO 4 − och ReO 4 − jonerna , är den mest effektiva korrosionsinhibitorn för järn och stål.

Teknetium kan användas som en resurs för att erhålla rutenium om det, efter separation från använt kärnbränsle, utsätts för kärntransmutation [Russian Journal of Inorganic Chemistry, Vol. 47, nr. 5, 2002, sid. 637-642]. [25]

Biologisk roll

Som ett grundämne som nästan saknas på jorden, spelar teknetium ingen naturlig biologisk roll.

Ur kemisk synvinkel har teknetium och dess föreningar låg toxicitet. Faran med teknetium orsakas av dess radiotoxicitet .

Teknetium distribueras olika när det introduceras i kroppen, beroende på i vilken kemisk form det administreras. Det är möjligt att leverera teknetium till ett specifikt organ med hjälp av speciella radiofarmaka. Detta är grunden för dess bredaste tillämpning inom radiodiagnostik - nuklearmedicin.

Den enklaste formen av teknetium, perteknetat, kommer in i nästan alla organ vid administrering, men hålls huvudsakligen kvar i magen och sköldkörteln. Organskador på grund av dess mjuka β-strålning med en dos upp till 0,000001 R /( h ·mg) har aldrig observerats.

Vid arbete med teknetium används dragskåp med skydd mot dess β-strålning eller förseglade lådor.

Anteckningar

1. ↑ 1 2 3 Teknetium : fysikaliska egenskaper  . WebElements. Hämtad 16 augusti 2013. Arkiverad från originalet 26 juli 2013.
2. ↑ K.E. Hermann. [200 tusen år sedan. Vad är det unika med teknetium och varför är det så viktigt för nuklearmedicin och kärnenergi? 200 000 år framåt. Vad är unikt med teknetium och varför är det så viktigt för nuklearmedicin och kärnenergi]  (ryska)  // Bulletin of ROSATOM: journal. - 2019. - 10 juni ( vol. 5 , nr 5 ). - S. 26-39 .
3. ↑ Tyska. 200 000 år framåt. text  (ryska)  ? . researchgate . ROSATOM (2019). Hämtad 28 augusti 2021. Arkiverad från originalet 28 augusti 2021.  (obestämd)
4. ↑ John; Pauwels, E.K. (1996). "Teknetium, det saknade elementet". European Journal of Nuclear Medicine . 23 (3): 336-44. DOI : 10.1007/BF00837634 . PMID  8599967 .
5. ↑ van der Krogt, P. Technetium . Elentymolgy and Elements Multidict . Hämtad 5 maj 2009. Arkiverad från originalet 23 januari 2010. (obestämd)
6. ↑ Emsley, J. Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements . - Oxford, England, Storbritannien: Oxford University Press, 2001. - S. 423. - ISBN 978-0-19-850340-8 . Arkiverad 26 december 2019 på Wayback Machine
7. ↑ Armstrong, JT (2003). Teknetium . Kemi & ingenjörsnyheter . 81 (36): 110. doi : 10.1021/cen- v081n036.p110 . Arkiverad från originalet 2008-10-06 . Hämtad 2009-11-11 . Utfasad parameter används |deadlink=( hjälp )
8. ↑ Nies, K.A. Ida Tacke och krigföringen bakom upptäckten av fission  (2001). Arkiverad från originalet den 9 augusti 2009. Hämtad 9 februari 2022.
9. ↑ Weeks, ME (1933). "Upptäckten av elementen. XX. Nyligen upptäckta element. Journal of Chemical Education . 10 (3): 161-170. Bibcode : 1933JChEd..10..161W . DOI : 10.1021/ed010p161 .
10. ↑ Zingales, R. (2005). "Från Masurium till Trinacrium: The Troubled Story of Element 43". Journal of Chemical Education . 82 (2): 221-227. Bibcode : 2005JChEd..82..221Z . DOI : 10.1021/ed082p221 .
11. ↑ Perrier C., Segrè E. Radioaktiva isotoper av element 43   // Nature . - 1937. - Vol. 140 . - S. 193-194 . - doi : 10.1038/140193b0 .
12. ↑ Trifonov D.N. Från element 43 till antiproton  // Kemi. - 2005. - Nr 19 . Arkiverad från originalet den 7 april 2014.
13. ↑ Perrier C., Segrè E. Technetium: Beståndsdelen av atomnummer 43   // Nature . - 1947. - Vol. 159 , nr. 4027 . — S. 24 . - doi : 10.1038/159024a0 . — . — PMID 20279068 .
14. ↑ Kemi // 1941 . Kalender-uppslagsbok / Comp. E. Liechtenstein. - M . : OGIZ - Statens socioekonomiska förlag , 1941. - S. 299-303 .
15. ↑ Shaviv G. Syntesen av elementen: Den astrofysiska jakten på nukleosyntes och vad den kan berätta om  universum . - Springer , 2012. - S. 266. Arkiverad 6 april 2015 på Wayback Machine
16. ↑ Paul W. Merrill. Spectroscopic Observations of Stars of Class S  (engelska)  // The Astrophysical Journal  : journal. - IOP Publishing , 1952. - Vol. 116 . - S. 21-26 . - doi : 10.1086/145589 . - . Arkiverad från originalet den 7 april 2014.
17. ↑ Technetium // Encyclopedic Dictionary of a Young Chemist. 2:a uppl. / Komp. V. A. Kritsman, V. V. Stanzo. - M .: Pedagogy , 1990. - S. 241-242 . — ISBN 5-7155-0292-6 .
18. ↑ VP Tarasov, Yu. B. Muravlev, K.E. German & N.N. Popova. 99Tc NMR för understödda teknetiumnanopartiklar  (engelska)  // Doklady Physical Chemistry : artikel. - 2001. - 15 mars ( vol. 377 , nr 3 ). - S. 71-76 . Arkiverad från originalet den 23 januari 2022.
19. ↑ VVKuznetsov, MAVolkov, KEGerman, EAFilatova, OABelyakov, ALTrigub. Elektroreduktion av perteknetatjoner i koncentrerade acetatlösningar  (engelska)  // Journal of Electroanalytical Chemistry : artikel. - 2020. - 15 juli ( vol. 869 ). Arkiverad från originalet den 23 januari 2022.
20. ↑ Lide, David R. "Line Spectra of the Elements". C.R.C.-handboken. CRC tryck. pp. 10–70 (1672). . — 2004–2005. — ISBN 978-0-8493-0595-5 ..
21. ↑ (PDF) Proceedings och utvalda föreläsningar från det 10:e internationella symposiet om teknetium och renium – vetenskap och användning, 3-6 oktober 2018 – Moskva – Ryssland, red.: K. German, X. Gaona, M. Ozawa, Ya. Obruchnikova, E. Johnstone, A. Maruk, M. Chotkowski, I. Troshkina, A. Safonov. Moskva: Publishing House Granica, 2018, 525 s. ISBN  978-5-9933-0132-7 . researchgate. Hämtad 21 januari 2019. Arkiverad från originalet 9 december 2021.
22. ↑ Troshkina I. D., Ozawa M., tyska K. E. Development of technetium chemistry // kapitel i samlingen "Rare elements in the nuclear fuel cycle" s. 39-54. Moskva, Förlag RKhTU im. D. I. Mendeleev
23. ↑ NuDat 2.8 . Nationellt kärnkraftsdatacenter. Hämtad 7 december 2020. Arkiverad från originalet 27 november 2020. (obestämd)
24. ↑ I. A. Leenson. Technetium: vad är nytt. "Kemi och liv - XXI århundradet", 2008, nr 12
25. ↑ VF Peretrukhin, SI Rovnyi, VV Ershov, KE German och AA Kozar. Beredning av teknetiummetall för omvandling till rutenium  (engelska)  ? . researchgate.net . MAIK (maj 2002). Hämtad 27 maj 2021. Arkiverad från originalet 15 januari 2022.  (obestämd)

Länkar

• Technetium vid Popular Library of Chemical Elements
• Ett ryskt team av kemister har utvecklat en effektiv elektrokemisk metod för syntes av teknetium // RT , 30 juli 2020

Ordböcker och uppslagsverk	Stor dansk Stor katalanska Stor norsk Stor ryss Great Soviet (1 upplaga) runt världen Britannica (online) Brockhaus Treccani Universalis
I bibliografiska kataloger	BNF : 121508612 GND : 4184557-2 J9U : 987007563196105171 LCCN : sh85133086 NDL : 00572811