Technetium

Technetium
←  Molybdæn | Ruthenium  →
43 Mn ↑ Tc ↓ Vedr 43 Tc
Udseende af et simpelt stof
Prøver af elementært technetium
Atom egenskaber
Navn, symbol, nummer	Technetium / Technetium (Tc), 43
Gruppe , punktum , blok	7 (forældet 7), 5, d-element
Atommasse ( molær masse )	97.9072  a. e. m.  ( g / mol )
Elektronisk konfiguration	[Kr] 4d 5 5s 2
Atomradius	136 kl
Kemiske egenskaber
kovalent radius	127  kl
Ion radius	(+7e)56  kl
Elektronegativitet	1.9 (Pauling-skala)
Elektrodepotentiale	0
Oxidationstilstande	−1, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7
Ioniseringsenergi (første elektron)	702,2 (7,28)  kJ / mol  ( eV )
Termodynamiske egenskaber af et simpelt stof
Tæthed ( i.a. )	11,5 [1]  g/cm³
Smeltetemperatur	2430K (2157°C, 3915°F) [1]
Kogetemperatur	4538K (4265°C (7709°F) [1]
Oud. fusionsvarme	23,8 kJ/mol
Oud. fordampningsvarme	585 kJ/mol
Molær varmekapacitet	24 J/(K mol)
Molært volumen	8,5  cm³ / mol
Krystalgitteret af et simpelt stof
Gitterstruktur	Sekskantet
Gitterparametre	a=2,737 c=4,391  Å
c / a -forhold	1,602
Debye temperatur	453K  _
Andre egenskaber
Varmeledningsevne	(300 K) 50,6 W/(m K)
CAS nummer	7440-26-8

Technetium ( kemisk symbol  - Tc , fra lat.  Technetium ) er et kemisk grundstof af den 7. gruppe (ifølge den forældede klassifikation  - en sideundergruppe af den syvende gruppe, VIIB), den femte periode af det periodiske system af kemiske grundstoffer af D. I. Mendeleev , med atomnummer 43.

Det simple stof technetium  er et sølvgråt radioaktivt overgangsmetal . Det letteste element uden stabile isotoper . [2] [3] Det første af de syntetiserede kemiske grundstoffer .

Kun omkring 18.000 tons naturligt forekommende technetium kunne på ethvert givet tidspunkt være blevet fundet i jordskorpen før begyndelsen af ​​atomalderen. Naturligt technetium er et spontant fissionsprodukt af uranmalm og thoriummalm, eller et produkt af neutronfangst i molybdænmalme. Den mest almindelige naturlige isotop er 99 Tc. Resten af ​​technetiumet på Jorden fremstilles syntetisk som et fissionsprodukt af uran-235 og andre fissile kerner i atomreaktorer af alle typer (kraft, militær, forskning, fremdrift osv.) og i tilfælde af forarbejdning af brugt nukleart brændsel , udvindes fra nukleare brændselsstave. Eller, i mangel af behandling, giver det deres resterende radioaktivitet i 2 millioner år eller mere.

Historie

Finde element 43

Fra 1860'erne til 1871 indeholdt tidlige former for det periodiske system foreslået af Dmitri Mendeleev et hul mellem molybdæn (grundstof 42) og ruthenium (grundstof 44). I 1871 forudsagde Mendeleev, at dette manglende element ville fylde et tomt rum under mangan og ville have lignende kemiske egenskaber. Mendeleev gav det det foreløbige navn "ecamarganese", fordi det forudsagte grundstof var ét sted lavere end det kendte grundstof mangan [4] . Mange tidlige forskere søgte før og efter offentliggørelsen af ​​det periodiske system at være de første til at opdage og navngive det manglende grundstof.

De tyske kemikere Walter Noddack , Otto Berg og Ida Takke rapporterede om opdagelsen af ​​grundstof 75 og 43 i 1925 og navngav grundstof 43 Masurium (efter Masurien i Østpreussen, nu i Polen, regionen hvor Walter Noddacks familie blev født) [5] . Holdet bombarderede columbite med en elektronstråle og bestemte tilstedeværelsen af ​​element 43 ved at studere røntgenstråleemissionsspektrogrammer [6] . Bølgelængden af ​​udsendte røntgenstråler er relateret til atomnummeret ved en formel udledt af Henry Moseley i 1913. Holdet hævdede at have detekteret et svagt røntgensignal ved bølgelængden produceret af element 43. Senere forsøgspersoner var ude af stand til at gentage opdagelsen, og i mange år blev den afvist som fejlagtig [7] [8] . Men i 1933, i en serie artikler om opdagelsen af ​​det 43. grundstof, blev grundstoffet kaldt masurium [9] . Hvorvidt Noddacks hold faktisk opdagede element 43 i 1925 er stadig under debat [10] .

Med udviklingen af ​​kernefysik blev det klart, hvorfor technetium ikke kan findes i naturen: i overensstemmelse med Mattauch-Shchukarev-reglen har dette element ingen stabile isotoper. Teknetium blev syntetiseret fra et molybdænmål bestrålet ved accelerator -cyklotronen med deuteriumkerner ved National Laboratory. Lawrence i Berkeley i USA , og blev derefter opdaget i Palermo i Italien : den 13. juni 1937 dateres et notat af de italienske forskere C. Perrier og E. Segre i tidsskriftet Nature , hvilket indikerer, at dette mål indeholder et grundstof med atomnummer 43 [11] . Navnet "technetium" for det nye grundstof blev foreslået af opdagerne i 1947 [12] [13] . Indtil 1947, ud over navnet " eka-mangan " foreslået af D. I. Mendeleev (det vil sige "ligner mangan"), blev navnet " masurium " (lat. Masurium, betegnelse - Ma) også brugt [14] .

I 1952 opdagede Paul Merrill et sæt absorptionslinjer (403,1 nm , 423,8 nm, 426,2 nm og 429,7 nm) svarende til technetium (mere præcist, isotopen 98 Tc [15] ) i nogle stjerners S- spektre , især chi Cygnus , AA Cygnus , R Andromeda , R Hydra , omicron Ceti og især intense linjer - i stjernen R Gemini [16] betød dette, at technetium er til stede i deres atmosfærer , og var beviset på, hvad der sker i stjerner af kernesyntese [17] , nu kaldes sådanne stjerner technetiumstjerner .

Navnets oprindelse

Fra anden græsk. τεχνητός  - kunstig, hvilket afspejler den banebrydende opdagelse af et grundstof gennem syntese.

At være i naturen

På Jorden forekommer det i spormængder i uranmalm , 5⋅10 −10 g pr. 1 kg uran, som et produkt af spontan spaltning af uran-238.

Spektroskopimetoder har afsløret indholdet af technetium i nogle stjerners spektre - røde kæmper ( technetiumstjerner ).

Fysiske og kemiske egenskaber

Den komplette elektroniske konfiguration af technetiumatomet er: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 5 5s 2

Technetium er et radioaktivt overgangsmetal . I sin kompakte form er det et sølvgrå metal med et sekskantet gitter ( a = 2.737 Å, c = 4.391 Å), mens det nanodispergerede metal dannes under reduktion på et stærkt dispergeret underlag [18] eller under elektrolytisk aflejring på folien overflade har et kubisk gitter [ 19] (a = 3,7 – 3,9 Å) [1] . I Tc-99 NMR-spektret af nanodispergeret technetium er der ingen absorptionsbåndopdeling, mens hexagonal bulk-technetium har et Tc-99-NMR-spektrum opdelt i 9 satellitter [2] . Atomisk technetium har karakteristiske emissionslinjer ved bølgelængder på 363,3 nm, 403,1 nm, 426,2 nm, 429,7 nm og 485,3 nm [20] . Med hensyn til kemiske egenskaber er technetium tæt på mangan og rhenium , i forbindelser udviser det ni heltalsoxidationstilstande fra -1 til +7 og 5 fraktionerede (såsom 2,5 [3] , 1,81, 1,67, 1,625, 1,5 [4] ), som er karakteristiske for klyngeforbindelser af technetium (med et socialiseret system af metal-metalatomer, dog forbundet med andre ligander. Når det interagerer med oxygen , danner det oxiderne Tc 2 O 7 og TcO 2 , med klor og fluor  - halogenider TcX 6 , TcX 5 , TcX 4 , med svovl  er sulfider TcS 2 og [Tc 3 (μ3-S)(μ2-S 2 ) 3 (S 2 )(3n −1)/n) ] n Tc 2 S 7 eksisterer ikke i sin rene form. Technetium er en bestanddel af koordinations- og organoelementforbindelser . I en række spændinger er technetium til højre for brint , mellem kobber og ruthenium [6] . Det reagerer ikke med saltsyre, men opløses let i salpeter- og svovlsyre .

Henter

Teknetium udvindes fra radioaktivt affald ved en kemisk metode; for dets isolering anvendes kemiske processer med mange arbejdskrævende operationer, en stor mængde reagenser og affald. I Rusland blev det første technetium opnået i værker af Anna Fedorovna Kuzina sammen med arbejderne i Mayak Production Association [21] . De vigtigste tendenser i håndtering af technetium er givet i [7] s.26.

Ud over uran-235 dannes technetium under fission af nuklider 232 Th , 233 U , 238 U , 239 Pu . Den samlede ophobning i alle reaktorer i drift på Jorden i et år er mere end 10 tons [22] .

Isotoper

Radioaktive egenskaber af nogle technetiumisotoper [23] :

Ansøgning

Det er meget brugt i nuklearmedicin til at studere hjernen, hjertet, skjoldbruskkirtlen, lungerne, leveren, galdeblæren, nyrerne, skeletknoglerne, blodet samt til at diagnosticere tumorer [24] .

Pertechnetater (salte af technetic acid HTcO 4 ) har anti-korrosionsegenskaber, da TcO 4 − ionen , i modsætning til MnO 4 − og ReO 4 − ionerne , er den mest effektive korrosionsinhibitor for jern og stål.

Teknetium kan bruges som en ressource til at opnå ruthenium, hvis det efter adskillelse fra brugt nukleart brændsel udsættes for nuklear transmutation [Russian Journal of Inorganic Chemistry, Vol. 47, nr. 5, 2002, s. 637-642]. [25]

Biologisk rolle

Som et grundstof, der praktisk talt mangler på Jorden, spiller technetium ingen naturlig biologisk rolle.

Fra et kemisk synspunkt har technetium og dets forbindelser lav toksicitet. Faren ved technetium er forårsaget af dets radiotoksicitet .

Teknetium fordeles forskelligt, når det introduceres i kroppen, afhængigt af den kemiske form, det administreres i. Det er muligt at levere technetium til et specifikt organ ved hjælp af specielle radiofarmaka. Dette er grundlaget for dets bredeste anvendelse inden for radiodiagnostik - nuklearmedicin.

Den enkleste form for technetium, pertechnetat, trænger ind i næsten alle organer ved administration, men tilbageholdes hovedsageligt i maven og skjoldbruskkirtlen. Organskader på grund af dets bløde β-stråling med en dosis på op til 0,000001 R /( h ·mg) er aldrig blevet observeret.

Ved arbejde med technetium anvendes stinkskabe med beskyttelse mod dets β-stråling eller forseglede kasser.

Noter

1. ↑ 1 2 3 Technetium : fysiske egenskaber  . WebElements. Hentet 16. august 2013. Arkiveret fra originalen 26. juli 2013.
2. ↑ K.E. Hermann. [200 tusind år siden. Hvad er det unikke ved technetium, og hvorfor er det så vigtigt for nuklear medicin og nuklear energi? 200.000 år frem. Hvad er unikt ved technetium, og hvorfor er det så vigtigt for nuklearmedicin og kerneenergi]  (russisk)  // Bulletin of ROSATOM: journal. - 2019. - 10. juni ( bind 5 , nr. 5 ). - S. 26-39 .
3. ↑ Tysk. 200.000 år frem. tekst  (russisk)  ? . researchgate . ROSATOM (2019). Hentet 28. august 2021. Arkiveret fra originalen 28. august 2021.  (ubestemt)
4. ↑ John; Pauwels, E.K. (1996). "Technetium, det manglende element". European Journal of Nuclear Medicine . 23 (3): 336-44. DOI : 10.1007/BF00837634 . PMID  8599967 .
5. ↑ van der Krogt, P. Technetium . Elentymolgy og Elements Multidict . Hentet 5. maj 2009. Arkiveret fra originalen 23. januar 2010. (ubestemt)
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 . Arkiveret 26. december 2019 på Wayback Machine
7. ↑ Armstrong, JT (2003). Technetium . Kemi- og tekniknyheder . 81 (36): 110. doi : 10.1021/cen- v081n036.p110 . Arkiveret fra originalen 2008-10-06 . Hentet 2009-11-11 . Forældet parameter brugt |deadlink=( hjælp )
8. ↑ Nies, K.A. Ida Tacke og krigsførelsen bag opdagelsen af ​​fission  (2001). Arkiveret fra originalen den 9. august 2009. Hentet 9. februar 2022.
9. ↑ Weeks, ME (1933). "Opdagelsen af ​​grundstofferne. XX. Nyligt opdagede elementer. Journal of Chemical Education . 10 (3): 161-170. Bibcode : 1933JChEd..10..161W . DOI : 10.1021/ed010p161 .
10. ↑ Zingales, R. (2005). "Fra Masurium til 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. Radioactive Isotopers of Element 43   // Nature . - 1937. - Bd. 140 . - S. 193-194 . - doi : 10.1038/140193b0 .
12. ↑ Trifonov D.N. Fra grundstof 43 til antiproton  // Kemi. - 2005. - Nr. 19 . Arkiveret fra originalen den 7. april 2014.
13. ↑ Perrier C., Segrè E. Technetium: Elementet af atomnummer 43   // Nature . - 1947. - Bd. 159 , nr. 4027 . — S. 24 . - doi : 10.1038/159024a0 . — . — PMID 20279068 .
14. ↑ Kemi // 1941 . Kalender-opslagsbog / Comp. E. Liechtenstein. - M . : OGIZ - Statens socioøkonomiske forlag , 1941. - S. 299-303 .
15. ↑ Shaviv G. Syntesen af ​​elementerne: Den astrofysiske søgen efter nukleosyntese og hvad den kan fortælle os om  universet . - Springer , 2012. - S. 266. Arkiveret 6. april 2015 på Wayback Machine
16. ↑ Paul W. Merrill. Spektroskopiske observationer af stjerner i klasse S  (engelsk)  // The Astrophysical Journal  : tidsskrift. - IOP Publishing , 1952. - Vol. 116 . - S. 21-26 . - doi : 10.1086/145589 . - . Arkiveret fra originalen den 7. april 2014.
17. ↑ Technetium // En ung kemikers encyklopædiske ordbog . 2. udg. / Komp. V. A. Kritsman, V. V. Stanzo. - M .: Pædagogik , 1990. - S. 241-242 . — ISBN 5-7155-0292-6 .
18. ↑ VP Tarasov, Yu. B. Muravlev, K.E. German & N.N. Popova. 99Tc NMR af understøttede technetium nanopartikler  (engelsk)  // Doklady Physical Chemistry: artikel. - 2001. - 15. marts ( bind 377 , nr. 3 ). - S. 71-76 . Arkiveret fra originalen den 23. januar 2022.
19. ↑ VVKuznetsov, MAVolkov, KEGerman, EAFilatova, OABelyakov, ALTrigub. Elektroreduktion af pertechnetationer i koncentrerede acetatopløsninger  (engelsk)  // Journal of Electroanalytical Chemistry : artikel. - 2020. - 15. juli ( bind 869 ). Arkiveret fra originalen den 23. januar 2022.
20. ↑ Lide, David R. "Line Spectra of the Elements". C.R.C.-håndbogen. CRC tryk. pp. 10–70 (1672). . - 2004-2005. — ISBN 978-0-8493-0595-5 ..
21. ↑ (PDF) Proceedings og udvalgte foredrag fra det 10. Internationale Symposium om Technetium og Rhenium – Science and Utilization, 3.-6. oktober 2018 - Moskva – Rusland, 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. Hentet 21. januar 2019. Arkiveret fra originalen 9. december 2021.
22. ↑ Troshkina I. D., Ozawa M., German K. E. Development of technetium chemistry // kapitel i samlingen "Rare elements in the nuclear fuel cycle" s. 39-54. Moskva, Forlaget RKhTU im. D. I. Mendeleev
23. ↑ NuDat 2.8 . Nationalt Nuklear Datacenter. Hentet 7. december 2020. Arkiveret fra originalen 27. november 2020. (ubestemt)
24. ↑ I. A. Leenson. Technetium: hvad er nyt. "Kemi og liv - XXI århundrede", 2008, nr. 12
25. ↑ VF Peretrukhin, SI Rovnyi, VV Ershov, KE German og AA Kozar. Forberedelse af technetium metal til transmutation til ruthenium  (engelsk)  ? . researchgate.net . MAIK (maj 2002). Hentet 27. maj 2021. Arkiveret fra originalen 15. januar 2022.  (ubestemt)

Links

• Technetium på Popular Library of Chemical Elements
• Et russisk hold af kemikere har udviklet en effektiv elektrokemisk metode til syntese af technetium // RT , 30. juli 2020

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Fantastisk catalansk Fantastisk norsk Stor russer Great Soviet (1 udg.) jorden rundt Britannica (online) Brockhaus Treccani Universalis
I bibliografiske kataloger	BNF : 121508612 GND : 4184557-2 J9U : 987007563196105171 LCCN : sh85133086 NDL : 00572811