Interested Article - Технеций

jan
  • 2021-11-07
  • 1

43
Технеций
(98)
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.

Физические свойства

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 .

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

  1. ↑ (англ.) . WebElements. Дата обращения: 16 августа 2013. 26 июля 2013 года.
  2. 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 .
  3. Герман. (рус.) . researchgate . РОСАТОМ (2019). Дата обращения: 28 августа 2021. 28 августа 2021 года.
  4. Jonge; Pauwels, E. K. (1996). "Technetium, the missing element". European Journal of Nuclear Medicine . 23 (3): 336—44. doi : . PMID .
  5. van der Krogt, P. . Elentymolgy and Elements Multidict . Дата обращения: 5 мая 2009. 23 января 2010 года.
  6. Emsley, J. . — Oxford, England, UK : Oxford University Press, 2001. — P. 423. — ISBN 978-0-19-850340-8 . от 26 декабря 2019 на Wayback Machine
  7. Armstrong, J. T. (2003). . Chemical & Engineering News . 81 (36): 110. doi : . из оригинала 6 октября 2008 . Дата обращения: 11 ноября 2009 .
  8. 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 )
  9. Weeks, M. E. (1933). "The discovery of the elements. XX. Recently discovered elements". Journal of Chemical Education . 10 (3): 161—170. Bibcode : . doi : .
  10. Zingales, R. (2005). . Journal of Chemical Education . 82 (2): 221—227. Bibcode : . doi : .
  11. Perrier C., Segrè E. Radioactive Isotopes of Element 43 (англ.) // Nature. — 1937. — Vol. 140 . — P. 193—194 . — doi : .
  12. Трифонов Д. Н. // Химия. — 2005. — № 19 . 7 апреля 2014 года.
  13. Perrier C., Segrè E. Technetium: The Element of Atomic Number 43 (англ.) // Nature. — 1947. — Vol. 159 , no. 4027 . — P. 24 . — doi : . — Bibcode : . — .
  14. Химия // 1941 год . Календарь-справочник / Сост. Е. Лихтенштейн. — М. : ОГИЗ - Государственное социально-экономическое издательство , 1941. — С. 299—303 .
  15. Shaviv G. (англ.) . — Springer , 2012. — P. 266. 6 апреля 2015 года.
  16. Paul W. Merrill. (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing , 1952. — Vol. 116 . — P. 21—26 . — doi : . — Bibcode : . 7 апреля 2014 года.
  17. 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 .
  18. 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 : .
  19. 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.
  20. 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.
  21. Lide, David R. . — 2004–2005. — ISBN 978-0-8493-0595-5 ..
  22. 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 : .
  23. 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.
  24. 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 : .
  25. 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 : .
  26. Герман К.Э., Крючков С.В., Кузина А.Ф., Спицын В.И. // Доклады Академии наук СССР : журнал. — 1986. — Т. 288 , № 2 . — С. 381 - 384 . 3 июля 2022 года.
  27. Герман К.Э., Лебедев В.В., Белова Е.В. // РЕТРОАНАЛИЗ И ГЕНЕЗИС ПОДХОДОВ К РЕШЕНИЮ ПРОБЛЕМ ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ, РАДИОХИМИИ И ЭЛЕКТРОХИМИИ В РАБОТЕ НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ЦЕНТРОВ : Сборник - коллективная монография. — 2021. — С. 452 - 478 . 28 февраля 2023 года.
  28. 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 : .
  29. (англ.) . ResearchGate. Дата обращения: 21 января 2019. 9 декабря 2021 года.
  30. 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
  31. . National Nuclear Data Center. Дата обращения: 7 декабря 2020. 27 ноября 2020 года.
  32. И. А. Леенсон. Технеций: что нового. «Химия и жизнь — XXI век», 2008, № 12
  33. 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.
  34. Shegay P., Leontyev A., Baranovskii D., Davydov G., Poluektova M., Grivtsova L., et al. // Current Radiopharmaceuticals. — 2023. — Т. 16 , вып. 3 . — С. 243–252 . — ISSN . — doi : .

Ссылки

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

jan
  • 2021-11-07
  • 1
  • Tags:

Same as Технеций

The title for the last searches