Техне́ций ( химический символ — Tc , от лат. Technetium ) — химический элемент 7-й группы (по устаревшей классификации — побочной подгруппы седьмой группы, VIIB), пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева , с атомным номером 43.

Простое вещество технеций — радиоактивный переходный металл серебристо-серого цвета . Самый лёгкий элемент, не имеющий стабильных изотопов . Первый из синтезированных химических элементов .

Только около 18 000 тонн естественно образовавшегося технеция могло быть найдено в любой момент времени в земной коре до начала ядерной эры. Природный технеций является продуктом самопроизвольного деления уран овой руды и тори евой руды или продуктом захвата нейтронов в молибден овых рудах. Наиболее распространённым природным изотопом является ⁹⁹ Tc. Весь остальной технеций на Земле произведён синтетически как продукт деления урана-235 и других делящихся ядер в ядерных реакторах всех типов (энергетических, военных, исследовательских и т. п.) и в случае переработки отработанного ядерного топлива извлекается из ядерных топливных стержней. Либо, при отсутствии переработки, обеспечивает их остаточную радиоактивность 2 млн и более лет.

История

Поиски элемента 43

С 1860-х по 1871 год ранние формы периодической таблицы, предложенные Дмитрием Менделеевым , содержали разрыв между молибденом (элемент 42) и рутением (элемент 44). В 1871 году Менделеев предсказал, что этот недостающий элемент займёт пустующее место под марганцем и будет иметь аналогичные химические свойства. Менделеев дал ему предварительное название «экамарганец», потому что предсказанный элемент был на одно место ниже известного элемента марганец . Многие ранние исследователи до и после публикации периодической таблицы стремились первыми открыть и назвать недостающий элемент.

Немецкие химики Вальтер Ноддак , Отто Берг и Ида Такке сообщили об открытии 75-го и 43-го элемента в 1925 году и назвали элемент 43 мазурием (в честь Мазурии в восточной Пруссии, ныне в Польше, регионе, где родилась семья Вальтера Ноддака) . Группа бомбардировала колумбит пучком электронов и определила присутствие 43-го элемента, изучив рентгеновские эмиссионные спектрограммы . Длина волны испускаемого рентгеновского излучения связана с атомным номером соотношением формулы, выведенной Генри Мозли в 1913 году. Команда утверждала, что обнаружила слабый рентгеновский сигнал на длине волны, создаваемой 43-м элементом. Более поздние экспериментаторы не смогли повторить открытие, и на многие годы оно было отклонено как ошибочное . Тем не менее, в 1933 году в серии статей об открытии 43-го элемента элемент назывался мазурием . Вопрос о том, действительно ли команда Ноддак в 1925 году открыла 43-й элемент, всё ещё обсуждается .

C развитием ядерной физики стало понятно, почему технеций никак не удаётся обнаружить в природе: в соответствии с правилом Маттауха-Щукарева этот элемент не имеет стабильных изотопов. Технеций был синтезирован из молибденовой мишени, облучённой на ускорителе- циклотроне ядрами дейтерия в Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли в США , а затем был обнаружен в Палермо в Италии : 13 июня 1937 года датируется заметка итальянских исследователей и Э. Сегре в журнале « Nature », в которой указано, что в этой мишени содержится элемент с атомным номером 43 . Название «технеций» новому элементу было предложено первооткрывателями в 1947 году . До 1947 года помимо предложенного Д. И. Менделеевым названия « » (то есть, «подобный марганцу») применялось также название « мазурий » (лат. Masurium, обозначение — Ma) .

В 1952 году Пол Меррилл открыл набор линий поглощения (403,1 нм , 423,8 нм, 426,2 нм, и 429,7 нм), соответствующий технецию (точнее, изотопу ⁹⁸ Tc ), в спектрах некоторых звёзд S-типа , в частности, хи Лебедя , , R Андромеды , R Гидры , омикроне Кита и особенно интенсивные линии — у звезды R Близнецов , это означало, что технеций присутствует в их атмосферах , и явилось доказательством происходящего в звёздах ядерного синтеза , ныне подобные звёзды называются технециевыми звёздами .

Происхождение названия

От др.-греч. τεχνητός — искусственный, отражая пионерское открытие элемента путём синтеза.

Нахождение в природе

На Земле до создания атомной промышленности встречался только в следовых количествах в молибденовых рудах (как продукт активации молибдена космическими лучами) и в урановых рудах , 5⋅10 ⁻¹⁰ г на 1 кг урана, как продукт спонтанного деления урана-238. В настоящее время является значимым компонентом радиоактивных отходов, накапливающийся ежегодно в количестве до 10 тонн/год. В России и в других странах, занимающихся переработкой ядерного топлива АЭС и пропульсационных атомных реакторов, существуют программы по снижению мобильности технеция , либо по его реакторной ядерной трансмутации в стабильный рутений -100.

В Окло имеются доказательства того, что за время его работы значительные количества технеция-99 были произведены и с тех пор естественным образом распались до рутения-99.[24]

Методами спектроскопии выявлено содержание технеция в спектрах некоторых звёзд — красных гигантов ( технециевые звёзды ), что заставило астрономов скорректировать теорию развития вселенной.

Этот раздел не завершён . Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

Физические свойства

Этот раздел не завершён . Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

Полная электронная конфигурация атома технеция: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁶ 4d ⁵ 5s ²

Технеций — радиоактивный переходный металл . В компактном виде он — металл серебристо-серого цвета с гексагональной решёткой ( a = 2,737 Å, с = 4,391 Å), тогда как нанодисперсный металл, образующийся при восстановлении на высокодисперсном или при электролитическом осаждении на поверхности имеет кубическую решетку (a = 3.7 — 3.9 Å) . С спектре ЯМР-Tc-99 нанодисперсного технеция отсутствует расщепление полосы поглощения, в то время как гексагональный объемный технеций имеет спектр Tc-99-ЯМР, разделенный на 9 сателлитов . Атомарный технеций имеет характерные линии излучения на длинах волн 363,3 нм, 403,1 нм, 426,2 нм, 429,7 нм и 485,3 нм . Благодаря высокой механической прочности и высокой температуре плавления является хорошим материалом для облучения в реакторе или на ускорителе .

Химические свойства

Находясь в 7 группе Периодической системы Д.И. Менделеева, технеций по химическим свойствам немного похож на марганец и довольно близок к рению . В соединениях проявляет девять целочисленных степеней окисления от −1 до +7 и еще 5 дробных (таких как 2,5 , 1,81, 1,67, 1,625, 1,5 ), характерных для кластерных соединений технеция (с обобществлённой системой атомов металл-металл, связанных, тем не менее, с другими лигандами. При взаимодействии с водородом при высоком давлении образует гидрид TcH1,3. При взаимодействии с кислородом образует оксиды Tc ₂ O ₇ и TcO ₂ . С хлором , бромом и фтором — галогениды TcX ₆ , TcX ₅ , TcX _4., , которые в среде соответствующих галогеноводородных кислот образуют комплексные соединения вида K ₂ TcX ₆ , K ₂ Tc ₂ X ₆ , K ₃ Tc ₂ X ₈ , K ₃ Tc ₆ X ₁₄ , где K - катион, и др. . C серой образует сульфиды TcS ₂ и [Tc ₃ (μ3-S)(μ2-S ₂ ) ₃ (S ₂ )(3n −1)/n)]n, тогда как Tc ₂ S ₇ в чистом виде не существует. Технеций входит в состав координационных и элементоорганических соединений. Образует полиоксотехнетаты — новый подкласс неорганических соединений, относящийся к классу , и имеющий состав (H ₇ O ₃ ) ₄ Tc ₂₀ O ₆₈ *4H ₂ O .

В ряду напряжений технеций стоит правее водорода , между медью и рутением . Он не реагирует с соляной, но легко растворяется в азотной кислоте. В таких кислотах , как серная или фосфорная, технеций растворяется только в присутствии окислителя, например — перекиси водорода.

Получение

Технеций получают из радиоактивных отходов химическим способом; для его выделения используются химические процессы со множеством трудоёмких операций, большим количеством реагентов и отходов. В России первый технеций был получен в работах Анны Фёдоровны Кузиной совместно с работниками ПО « Маяк » . Основные тенденции обращения с технецием даны в стр.26.

Кроме урана-235 , технеций образуется при делении нуклидов ²³² Th , ²³³ U , ²³⁸ U , ²³⁹ Pu . Суммарное накопление во всех действующих на Земле реакторах за год составляет более 10 тонн .

Изотопы

Радиоактивные свойства некоторых изотопов технеция :

Изотоп (m - изомер)	Период полураспада	Тип распада
92	4,3 мин	β + , электронный захват
93m	43,5 мин	Электронный захват (18%), изомерный переход (82%)
93	2,7 ч	Электронный захват (85%), β + (15%)
94m	52,5 мин	Электронный захват (21%), изомерный переход (24%), β + (55%)
94	4,9 ч	β + (7%), электронный захват (93%)
95m	60 сут	Электронный захват, изомерный переход (4%), β +
95	20 час	Электронный захват
96m	52 мин	Изомерный переход
96	4,3 сут	Электронный захват
97m	90,5 сут	Изомерный переход
97	4,21⋅10 6 лет	Электронный захват
98	4,2⋅10 6 лет	β −
99m	6,04 ч	Изомерный переход
99	2,111⋅10 5 лет	β −
100	15,8 с	β −
101	14,3 мин	β −
102	4,5 мин / 5 с	β − / γ/β −
103	50 с	β −
104	18 мин	β −
105	7,8 мин	β −
106	37 с	β −
107	29 с	β −

Применение

Широко используется в ядерной медицине для исследований мозга, сердца, щитовидной железы, лёгких, печени, жёлчного пузыря, почек, костей скелета, крови, а также для диагностики опухолей в компьютерной томографии .

Пертехнетаты (соли технециевой кислоты HTcO ₄ ) обладают антикоррозионными свойствами, так как ион TcO ₄ ⁻ , в отличие от ионов MnO ₄ ⁻ и ReO ₄ ⁻ , является самым эффективным ингибитором коррозии для железа и стали.

Технеций может быть использован, как ресурс для получения рутения, если после выделения из ОЯТ его подвергнуть ядерной трансмутации [Russian Journal of Inorganic Chemistry, Vol. 47, No. 5, 2002, pp. 637–642].

Биологическая роль

Как элемент, практически отсутствующий на Земле, технеций не играет естественной биологической роли.

С химической точки зрения технеций и его соединения малотоксичны. Опасность технеция вызывается его радиотоксичностью .

Технеций при введении в организм распределяется по разному, в зависимости от химической формы, в которой он вводится. Возможна адресная доставка технеция в один конкретный орган при использовании специальных радиофармпрепаратов. Это является основой его широчайшего применения в радиодиагностике — ядерной медицине.

Простейшая форма технеция — пертехнетат — при введении попадает почти во все органы, но в основном задерживается в желудке и щитовидной железе. Поражения органов из-за его мягкого β-излучения с дозой до 0,000001 Р /( ч ·мг) никогда не наблюдалось.

При работе с технецием используются вытяжные шкафы с защитой от его β-излучения или герметичные боксы.

Примечания

Ссылки

• в Популярной библиотеке химических элементов
• // RT , 30 июля 2020