Technecium

Technecium
←  Molybden | Ruthenium  →
43 Mn ↑ Tc ↓ Re 43 Tc
Vzhled jednoduché látky
Ukázky elementárního technecia
Vlastnosti atomu
Jméno, symbol, číslo	Technecium / technecium (Tc), 43
Skupina , období , blok	7 (zastaralé 7), 5, d-prvek
atomová hmotnost ( molární hmotnost )	97,9072  a. e. m.  ( g / mol )
Elektronická konfigurace	[Kr] 4d 5 5s 2
Poloměr atomu	136 hodin
Chemické vlastnosti
kovalentní poloměr	127  hodin
Poloměr iontů	(+7e)56  hodin
Elektronegativita	1,9 (Paulingova stupnice)
Elektrodový potenciál	0
Oxidační stavy	−1, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7
Ionizační energie (první elektron)	702,2 (7,28)  kJ / mol  ( eV )
Termodynamické vlastnosti jednoduché látky
Hustota (v n.a. )	11,5 [1]  g/cm³
Teplota tání	2430 K (2157 °C, 3915 °F) [1]
Teplota varu	4538K (4265 °C (7709 °F) [1]
Oud. teplo tání	23,8 kJ/mol
Oud. výparné teplo	585 kJ/mol
Molární tepelná kapacita	24 J/(K mol)
Molární objem	8,5  cm³ / mol
Krystalová mřížka jednoduché látky
Příhradová konstrukce	Šestihranný
Parametry mřížky	a=2,737 c=4,391  Á
poměr c / a	1,602
Debyeho teplota	453 tisíc  _
Další vlastnosti
Tepelná vodivost	(300 K) 50,6 W/(m K)
Číslo CAS	7440-26-8

Technecium ( chemická značka  - Tc , z lat.  Technecium ) je chemický prvek 7. skupiny (podle zastaralé klasifikace  - vedlejší podskupina sedmé skupiny, VIIB), páté období periodického systému chemických prvků D. I. Mendělejev s atomovým číslem 43.

Jednoduchá látka technecium  je stříbrošedý radioaktivní přechodový kov . Nejlehčí prvek bez stabilních izotopů . [2] [3] První ze syntetizovaných chemických prvků .

Pouze asi 18 000 tun přirozeně se vyskytujícího technecia mohlo být kdykoli nalezeno v zemské kůře před nástupem jaderného věku. Přírodní technecium je produktem samovolného štěpení uranové rudy a thoriové rudy nebo produktem záchytu neutronů v molybdenových rudách. Nejběžnějším přírodním izotopem je 99 Tc. Zbytek technecia na Zemi se vyrábí synteticky jako štěpný produkt uranu-235 a dalších štěpných jader v jaderných reaktorech všech typů (energetických, vojenských, výzkumných, pohonných atd.) a v případě zpracování vyhořelého jaderného paliva , se získává z jaderných palivových tyčí. Nebo při absenci zpracování poskytuje jejich zbytkovou radioaktivitu po dobu 2 milionů let nebo déle.

Historie

Vyhledávací prvek 43

Od 60. let 19. století do roku 1871 obsahovaly rané formy periodické tabulky navržené Dmitrijem Mendělejevem mezeru mezi molybdenem (prvek 42) a rutheniem (prvek 44). V roce 1871 Mendělejev předpověděl, že tento chybějící prvek vyplní prázdný prostor pod manganem a bude mít podobné chemické vlastnosti. Mendělejev mu dal předběžný název „ekamargan“, protože předpovídaný prvek byl o jedno místo níže než známý prvek mangan [4] . Mnoho raných badatelů se před a po zveřejnění periodické tabulky snažilo jako první objevit a pojmenovat chybějící prvek.

Němečtí chemici Walter Noddack , Otto Berg a Ida Takke ohlásili objev prvku 75 a 43 v roce 1925 a pojmenovali prvek 43 Masurium (po Mazursku ve východním Prusku, nyní v Polsku, oblasti, kde se narodila rodina Waltera Noddacka) [5] . Tým bombardoval columbite elektronovým paprskem a určil přítomnost prvku 43 studiem rentgenových emisních spektrogramů [6] . Vlnová délka emitovaného rentgenového záření souvisí s atomovým číslem podle vzorce odvozeného Henrym Moseleym v roce 1913. Tým tvrdil, že detekoval slabý rentgenový signál na vlnové délce produkované prvkem 43. Pozdější experimentátoři nebyli schopni objev zopakovat a po mnoho let byl odmítnut jako chybný [7] [8] . V roce 1933 však v sérii článků o objevu 43. prvku byl prvek nazýván masurium [9] . Zda Noddackův tým skutečně objevil prvek 43 v roce 1925, je stále předmětem debat [10] .

S rozvojem jaderné fyziky se ukázalo, proč technecium nelze nalézt v přírodě: v souladu s pravidlem Mattauch-Shchukarev tento prvek nemá žádné stabilní izotopy. Technecium bylo syntetizováno z molybdenového terče ozářeného na urychlovači- cyklotronu s jádry deuteria v Národní laboratoři. Lawrence v Berkeley v USA a poté byl objeven v Palermu v Itálii : 13. června 1937 je datována poznámka italských výzkumníků C. Perrier a E. Segre v časopise Nature , která naznačuje, že tento cíl obsahuje prvek s atomovým číslem 43 [11] . Název „technecium“ pro nový prvek navrhli objevitelé v roce 1947 [12] [13] . Do roku 1947 se kromě názvu „ eka-mangan “ navrženého D. I. Mendělejevem (tedy „podobný manganu“) používal i název „ masurium “ (lat. Masurium, označení - Ma) [14] .

V roce 1952 objevil Paul Merrill soubor absorpčních čar ( 403,1 nm, 423,8 nm , 426,2 nm a 429,7 nm) odpovídajících techneciu (přesněji izotopu 98 Tc [15] ) ve spektrech některých hvězd typu S , konkrétně chi Cygnus , AA Cygnus , R Andromeda , R Hydra , omicron Ceti a zvláště intenzivní linie - u hvězdy R Gemini [16] to znamenalo, že technecium je přítomno v jejich atmosférách a bylo důkazem toho, co se děje v hvězdy jaderné syntézy [17] , nyní se takové hvězdy nazývají techneciové hvězdy .

Původ jména

Z jiné řečtiny. τεχνητός  - umělý, odrážející průkopnický objev prvku prostřednictvím syntézy.

Být v přírodě

Na Zemi se vyskytuje ve stopovém množství v uranových rudách , 5⋅10 −10 g na 1 kg uranu, jako produkt samovolného štěpení uranu-238.

Spektroskopické metody odhalily obsah technecia ve spektrech některých hvězd - červených obrů ( techneciové hvězdy ).

Fyzikální a chemické vlastnosti

Kompletní elektronická konfigurace atomu technecia je: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 5 5s 2

Technecium je radioaktivní přechodový kov . Ve své kompaktní podobě se jedná o stříbrošedý kov s šestihrannou mřížkou ( a = 2,737 Å, c = 4,391 Å), přičemž nanodispergovaný kov vznikl při redukci na vysoce disperzní podložce [18] nebo při elektrolytickém nanášení na fólii povrch má kubickou mřížku [ 19] (a = 3,7 – 3,9 Å) [1] . V Tc-99 NMR spektru nanodispergovaného technecia nedochází k dělení absorpčního pásu, zatímco hexagonální objemové technecium má Tc-99-NMR spektrum rozdělené do 9 satelitů [2] . Atomové technecium má charakteristické emisní čáry při vlnových délkách 363,3 nm, 403,1 nm, 426,2 nm, 429,7 nm a 485,3 nm [20] . Z hlediska chemických vlastností se technecium blíží manganu a rheniu , ve sloučeninách vykazuje devět celočíselných oxidačních stavů od −1 do +7 a 5 frakčních (např. 2,5 [3] , 1,81, 1,67, 1,625, 1,5 [4] ), které jsou charakteristické pro klastrové sloučeniny technecia (se socializovaným systémem atomů kov-kov, spojených nicméně s dalšími ligandy. Při interakci s kyslíkem tvoří oxidy Tc 2 O 7 a TcO 2 , s chlorem a fluorem  - halogenidy TcX 6 , TcX 5 , TcX 4 , se sírou  jsou sulfidy TcS 2 a [Tc 3 (μ3-S)(μ2-S 2 ) 3 (S 2 )(3n −1)/n) ] n Tc 2 S 7 ve své čisté podobě neexistuje. Technecium je složkou koordinačních a organoprvkových sloučenin. V sérii napětí je technecium napravo od vodíku , mezi mědí a rutheniem [6] . Nereaguje s kyselinou chlorovodíkovou, ale snadno se rozpouští v kyselině dusičné a sírové .

Získání

Technecium se získává z radioaktivního odpadu chemickou metodou; pro jeho izolaci se používají chemické procesy s mnoha pracně náročnými operacemi, velkým množstvím činidel a odpadu. V Rusku bylo první technecium získáno v závodech Anny Fedorovny Kuzinové spolu s pracovníky Majackého výrobního sdružení [21] . Hlavní trendy v nakládání s techneciem jsou uvedeny v [7] str.26.

Kromě uranu-235 vzniká technecium při štěpení nuklidů 232 Th , 233 U , 238 U , 239 Pu . Celková akumulace ve všech reaktorech provozovaných na Zemi za rok je více než 10 tun [22] .

Izotopy

Radioaktivní vlastnosti některých izotopů technecia [23] :

Aplikace

Je široce používán v nukleární medicíně ke studiu mozku, srdce, štítné žlázy, plic, jater, žlučníku, ledvin, kosterních kostí, krve a také k diagnostice nádorů [24] .

Technecistany (soli kyseliny technetické HTcO 4 ) mají antikorozní vlastnosti, protože iont TcO 4 − je na rozdíl od iontů MnO 4 − a ReO 4 − nejúčinnějším inhibitorem koroze pro železo a ocel.

Technecium může být použito jako zdroj pro získávání ruthenia, pokud je po oddělení od vyhořelého jaderného paliva podrobeno jaderné transmutaci [Russian Journal of Anorganic Chemistry, sv. 47, č.p. 5, 2002, str. 637-642]. [25]

Biologická role

Jako prvek prakticky nepřítomný na Zemi nehraje technecium žádnou přirozenou biologickou roli.

Z chemického hlediska má technecium a jeho sloučeniny nízkou toxicitu. Nebezpečí technecia je způsobeno jeho radiotoxicitou .

Technecium je po zavedení do těla distribuováno odlišně v závislosti na chemické formě, ve které je podáváno. Pomocí speciálních radiofarmak je možné dodat technecium do jednoho konkrétního orgánu. To je základem jeho nejširšího uplatnění v radiodiagnostice – nukleární medicíně.

Nejjednodušší forma technecia, technecistan, se po podání dostává téměř do všech orgánů, ale zadržuje se hlavně v žaludku a štítné žláze. Poškození orgánu jeho měkkým β-zářením s dávkou až 0,000001 R /( h ·mg) nebylo nikdy pozorováno.

Při práci s techneciem se používají digestoře s ochranou proti jeho β-záření nebo utěsněné boxy.

Poznámky

1. ↑ 1 2 3 Technecium : fyzikální vlastnosti  . WebElements. Získáno 16. srpna 2013. Archivováno z originálu dne 26. července 2013.
2. ↑ K.E. Hermann. [před 200 tisíci lety. V čem spočívá jedinečnost technecia a proč je tak důležité pro nukleární medicínu a jadernou energetiku? 200 000 let dopředu. Co je na techneciu jedinečné a proč je tak důležité pro nukleární medicínu a jadernou energetiku]  (Russian)  // Bulletin of ROSATOM: journal. - 2019. - 10. června ( vol. 5 , No. 5 ). - S. 26-39 .
3. ↑ Němčina. 200 000 let dopředu. text  (ruština)  ? . výzkumná brána . ROSATOM (2019). Získáno 28. srpna 2021. Archivováno z originálu dne 28. srpna 2021.  (neurčitý)
4. ↑ Jan; Pauwels, E. K. (1996). „Technecium, chybějící prvek“. Evropský žurnál nukleární medicíny . 23 (3): 336-44. DOI : 10.1007/BF00837634 . PMID  8599967 .
5. ↑ van der Krogt, P. Technetium . Elentymolgie a multidikt prvků . Získáno 5. května 2009. Archivováno z originálu 23. ledna 2010. (neurčitý)
6. ↑ Emsley, J. Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements . - Oxford, Anglie, UK: Oxford University Press, 2001. - S. 423. - ISBN 978-0-19-850340-8 . Archivováno 26. prosince 2019 na Wayback Machine
7. ↑ Armstrong, JT (2003). Technecium . Chemické a inženýrské novinky . 81 (36): 110. doi : 10.1021/ cen- v081n036.p110 . Archivováno z originálu dne 2008-10-06 . Získáno 2009-11-11 . Použitý zastaralý parametr |deadlink=( nápověda )
8. ↑ Nies, K.A. Ida Tacke a válka za objevem štěpení  (2001). Archivováno z originálu 9. srpna 2009. Staženo 9. února 2022.
9. ↑ Týdny, ME (1933). „Objev prvků. XX. Nedávno objevené prvky. Journal of Chemical Education . 10 (3): 161-170. Bibcode : 1933JChEd..10..161W . DOI : 10.1021/ed010p161 .
10. ↑ Zingales, R. (2005). „From Masurium to Trinacrium: The Trouble 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. Radioaktivní izotopy prvku 43   // Příroda . - 1937. - Sv. 140 . - S. 193-194 . - doi : 10.1038/140193b0 .
12. ↑ Trifonov D.N. Od prvku 43 k antiprotonu  // Chemie. - 2005. - č. 19 . Archivováno z originálu 7. dubna 2014.
13. ↑ Perrier C., Segrè E. Technecium: Prvek atomového čísla 43   // Příroda . - 1947. - Sv. 159 , č.p. 4027 . — S. 24 . - doi : 10.1038/159024a0 . — . — PMID 20279068 .
14. ↑ Chemie // 1941 . Kalendář-příručka / Comp. E. Lichtenštejnsko. - M . : OGIZ - Státní sociálně ekonomické nakladatelství , 1941. - S. 299-303 .
15. ↑ Shaviv G. Syntéza prvků: Astrofyzikální hledání nukleosyntézy a co nám může říci o  vesmíru . - Springer , 2012. - S. 266. Archivováno 6. dubna 2015 na Wayback Machine
16. ↑ Paul W. Merrill. Spectroscopic Observations of Stars of Class S  (anglicky)  // The Astrophysical Journal  : journal. - IOP Publishing , 1952. - Sv. 116 . - str. 21-26 . - doi : 10.1086/145589 . - . Archivováno z originálu 7. dubna 2014.
17. ↑ Technecium // Encyklopedický slovník mladého chemika. 2. vyd. / Comp. V. A. Kritsman, V. V. Stanzo. - M .: Pedagogika , 1990. - S. 241-242 . — ISBN 5-7155-0292-6 .
18. ↑ VP Tarasov, Yu. B. Muravlev, K. E. German & N. N. Popova. 99Tc NMR podporovaných nanočástic technecia  (anglicky)  // Doklady Physical Chemistry: článek. - 2001. - 15. března ( roč. 377 , č. 3 ). - str. 71-76 . Archivováno z originálu 23. ledna 2022.
19. ↑ VVKuzněcov, MAVolkov, KEGerman, EAFilatova, OABeljakov, ALTrigub. Elektroredukce technecistanových iontů v koncentrovaných acetátových roztocích  (anglicky)  // Journal of Electroanalytical Chemistry: článek. - 2020. - 15. července ( sv. 869 ). Archivováno z originálu 23. ledna 2022.
20. ↑ Lide, David R. "Line Spectra of the Elements". Příručka C.R.C. CRC lis. str. 10–70 (1672). . — 2004–2005. — ISBN 978-0-8493-0595-5 ..
21. ↑ (PDF) Sborník a vybrané přednášky z 10. mezinárodního sympozia o techneciu a rheniu – věda a využití, 3. – 6. října 2018 - Moskva – Rusko, Eds: K. German, X. Gaona, M. Ozawa, Ya. Obruchniková, E. Johnstone, A. Maruk, M. Chotkowski, I. Troshkina, A. Safonov. Moskva: Nakladatelství Granica, 2018, 525 s. ISBN  978-5-9933-0132-7 . výzkumná brána. Získáno 21. ledna 2019. Archivováno z originálu 9. prosince 2021.
22. ↑ Troshkina I. D., Ozawa M., Němec K. E. Vývoj chemie technecia // kapitola ve sborníku „Vzácné prvky v cyklu jaderného paliva“ s. 39-54. Moskva, Vydavatelství RKhTU im. D. I. Mendělejev
23. ↑ NuDat 2.8 . Národní centrum jaderných dat. Získáno 7. prosince 2020. Archivováno z originálu dne 27. listopadu 2020. (neurčitý)
24. ↑ I. A. Leenson. Technetium: co je nového. "Chemie a život - XXI století", 2008, č. 12
25. ↑ VF Peretrukhin, SI Rovnyi, VV Ershov, KE German a AA Kozar. Příprava kovového technecia pro transmutaci na ruthenium  (anglicky)  ? . researchgate.net . MAIK (květen 2002). Získáno 27. května 2021. Archivováno z originálu dne 15. ledna 2022.  (neurčitý)

Odkazy

• Technecium v ​​Popular Library of Chemical Elements
• Ruský tým chemiků vyvinul účinnou elektrochemickou metodu pro syntézu technecia // RT , 30. července 2020

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Velká Katalánština Skvělý norský Velký Rus Velký sovět (1 ed.) okolo světa Britannica (online) Brockhaus Treccani Universalis
V bibliografických katalozích	BNF : 121508612 GND : 4184557-2 J9U : 987007563196105171 LCCN : sh85133086 NDL : 00572811