Interested Article - Технеций
![](/images/007/200/7200321/1.jpg?rand=865385)
![](https://cdn.wafarin.com/avatars/b0f3aced57398b79db9da54bd08aa5dc.gif)
- 2020-01-24
- 1
43 |
Технеций
|
|
|
4d 6 5s 1 |
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 урановой руды и ториевой руды или продуктом захвата нейтронов в молибденовых 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
.
|
Физические свойства
![]() |
Этот раздел
не завершён
.
|
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 ещё 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
- ↑ (англ.) . WebElements. Дата обращения: 16 августа 2013. 26 июля 2013 года.
- К.Э. Герман. [200 тысяч лет тому вперёд. В чём уникальность технеция и почему он так важен для ядерной медицины и атомной энергетики? 200000 years ahead. What is unique about technetium and why is it so important for nuclear medicine and nuclear energy] (рус.) // Вестник РОСАТОМА : журнал. — 2019. — 10 июня ( т. 5 , № 5 ). — С. 26—39 .
- Герман. (рус.) . researchgate . РОСАТОМ (2019). Дата обращения: 28 августа 2021. 28 августа 2021 года.
- Jonge; Pauwels, E. K. (1996). "Technetium, the missing element". European Journal of Nuclear Medicine . 23 (3): 336—44. doi : . PMID .
- van der Krogt, P. . Elentymolgy and Elements Multidict . Дата обращения: 5 мая 2009. 23 января 2010 года.
- Emsley, J. . — Oxford, England, UK : Oxford University Press, 2001. — P. 423. — ISBN 978-0-19-850340-8 . от 26 декабря 2019 на Wayback Machine
- Armstrong, J. T. (2003). . Chemical & Engineering News . 81 (36): 110. doi : . из оригинала 6 октября 2008 . Дата обращения: 11 ноября 2009 .
-
Nies, K. A. (2001).
. Архивировано из
9 августа 2009
. Дата обращения:
5 мая 2009
.
{{ cite news }}
: Указан более чем один параметр|accessdate=
and|access-date=
( справка ) - Weeks, M. E. (1933). "The discovery of the elements. XX. Recently discovered elements". Journal of Chemical Education . 10 (3): 161—170. Bibcode : . doi : .
- Zingales, R. (2005). . Journal of Chemical Education . 82 (2): 221—227. Bibcode : . doi : .
- Perrier C., Segrè E. Radioactive Isotopes of Element 43 (англ.) // Nature. — 1937. — Vol. 140 . — P. 193—194 . — doi : .
- Трифонов Д. Н. // Химия. — 2005. — № 19 . 7 апреля 2014 года.
- Perrier C., Segrè E. Technetium: The Element of Atomic Number 43 (англ.) // Nature. — 1947. — Vol. 159 , no. 4027 . — P. 24 . — doi : . — . — .
- Химия // 1941 год . Календарь-справочник / Сост. Е. Лихтенштейн. — М. : ОГИЗ - Государственное социально-экономическое издательство , 1941. — С. 299—303 .
- Shaviv G. (англ.) . — Springer , 2012. — P. 266. 6 апреля 2015 года.
- Paul W. Merrill. (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing , 1952. — Vol. 116 . — P. 21—26 . — doi : . — . 7 апреля 2014 года.
- Технеций // Энциклопедический словарь юного химика. 2-е изд. / Сост. В. А. Крицман, В. В. Станцо. — М. : Педагогика , 1990. — С. 241—242 . — ISBN 5-7155-0292-6 .
- S. El-Wear, K. E. German, V. F. Peretrukhin. (англ.) // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. — 1992-02-01. — Vol. 157 , iss. 1 . — P. 3–14 . — ISSN . — doi : .
- V. P. Tarasov, Yu. B. Muravlev, K. E. German & N. N. Popova. (англ.) // Doklady Physical Chemistry : статья. — 2001. — 15 March ( vol. 377 , no. 3 ). — P. 71—76 . 23 января 2022 года.
- V.V.Kuznetsov, M.A.Volkov, K.E.German, E.A.Filatova, O.A.Belyakov, A.L.Trigub. (англ.) // Journal of Electroanalytical Chemistry : статья. — 2020. — 15 July ( vol. 869 ). 23 января 2022 года.
- Lide, David R. . — 2004–2005. — ISBN 978-0-8493-0595-5 ..
- A.M. Fedoseev, A.A. Bessonov, A.V. Sitanskaia, M.A. Volkov, A.G. Volkova, M.N. Sokolova, D.V. Ryabkov, K.K. Korchenkin, K.E. German. (англ.) // Journal of Nuclear Materials. — 2023-12. — Vol. 587 . — P. 154711 . — doi : .
- Михаил Волков, Антон Новиков, Анастасия Ситанская, Надежда Легкодимова, Дарья Фролкова, Рамиз Алиев, Константин Герман. История разработки циклотронных мишеней из технеция и получения рутения-97 по реакции 99Tc(p,3n)97Ru в работах ИФХЭ и ОИЯИ/ в книге From the origins to the present in physical chemistry, radiochemistry and electrochemistry - according to the work of scientific and educational centers. To the 70th Anniversary of the Laboratory of Radiochemical Research / К.Э. Герман. — М. : Издательский дом Граница, 2022. — С. 39-108. — 720 с.
- Di Zhou, Dmitrii V. Semenok, Mikhail A. Volkov, Ivan A. Troyan, Alexey Yu. Seregin, Ilya V. Chepkasov, Denis A. Sannikov, Pavlos G. Lagoudakis, Artem R. Oganov, Konstantin E. German. // Physical Review B. — 2023-02-06. — Т. 107 , вып. 6 . — С. 064102 . — doi : .
- Anton P. Novikov, Karim A. Zagidullin, Mikhail A. Volkov, Konstantin E. German, Iurii M. Nevolin, Mikhail S. Grigoriev. (англ.) // Dalton Transactions. — 2023. — Vol. 52 , iss. 46 . — P. 17538–17547 . — ISSN . — doi : .
- Герман К.Э., Крючков С.В., Кузина А.Ф., Спицын В.И. Т. 288 , № 2 . — С. 381 - 384 . 3 июля 2022 года. // Доклады Академии наук СССР : журнал. — 1986. —
- Герман К.Э., Лебедев В.В., Белова Е.В. С. 452 - 478 . 28 февраля 2023 года. // РЕТРОАНАЛИЗ И ГЕНЕЗИС ПОДХОДОВ К РЕШЕНИЮ ПРОБЛЕМ ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ, РАДИОХИМИИ И ЭЛЕКТРОХИМИИ В РАБОТЕ НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ЦЕНТРОВ : Сборник - коллективная монография. — 2021. —
- Konstantin E. German, Alexander M. Fedoseev, Mikhail S. Grigoriev, Gayane A. Kirakosyan, Thomas Dumas, Christophe Den Auwer, Philippe Moisy, Keith V. Lawler, Paul M. Forster, Frederic Poineau. 4 [Tc 20 O 68 ] ⋅ 4H 2 O] (англ.) // Chemistry – A European Journal. — 2021-09-24. — Vol. 27 , iss. 54 . — P. 13624–13631 . — ISSN . — doi : .
- (англ.) . ResearchGate. Дата обращения: 21 января 2019. 9 декабря 2021 года.
- Трошкина И. Д., Озава М., Герман К. Э. Развитие химии технеция // глава в сборнике «Редкие элементы в ядерном топливном цикле» стр. 39-54. Москва, Издательство РХТУ им. Д. И. Менделеева
- . National Nuclear Data Center. Дата обращения: 7 декабря 2020. 27 ноября 2020 года.
- И. А. Леенсон. Технеций: что нового. «Химия и жизнь — XXI век», 2008, № 12
- V. F. Peretrukhin, S. I. Rovnyi, V. V. Ershov, K. E. German, and A. A. Kozar. (англ.) . researchgate.net . МАИК (май 2002). Дата обращения: 27 мая 2021. 15 января 2022 года.
Ссылки
- в Популярной библиотеке химических элементов
- // RT , 30 июля 2020
![](https://cdn.wafarin.com/avatars/b0f3aced57398b79db9da54bd08aa5dc.gif)
- 2020-01-24
- 1