Технецій

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Технецій (Tc)
Атомний номер 43
Зовнішній вигляд простої речовини сріблясто-сірий
радіоактивний метал.
Властивості атома
Атомна маса (молярна маса) 97,9072 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома 136 пм
Енергія іонізації (перший електрон) 702,2(7,28) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація [Kr] 4d6 5s1
Хімічні властивості
Ковалентний радіус 127 пм
Радіус іона (+7e)56 пм
Електронегативність (за Полінгом) 1,9
Електродний потенціал 0
Ступені окиснення 7
Термодинамічні властивості
Густина 11,5 г/см³
Молярна теплоємність 0,243 Дж/(К·моль)
Теплопровідність 50,6 Вт/(м·К)
Температура плавлення 2445 К
Теплота плавлення 23,8 кДж/моль
Температура кипіння 5150 К
Теплота випаровування 585 кДж/моль
Молярний об'єм 8,5 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки гексагональна
Період ґратки 2,740 Å
Відношення с/а 1,604
Температура Дебая n/a К
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Технецій у Вікісховищі?

Технецій — радіоактивний хімічний елемент. Символ Тс, ат. н. 43; ат.м. 98,9062. Назва походить від грец. τεχναστος — штучний. Найлегший елемент, що не має стабільних ізотопів. Перший штучно отриманий елемент. Відомо 20 радіоактивних ізотопів з масовими числами 92-108. Найбільш довгоживучий — 99Тс має період напіврозпаду Т1/2 2,12·105 років. Виробляється у ядерних реакторах. Загальна кількість технецію, виробленого таким чином — сотні кілограмів. Використовується як радіоактивне джерело у ядерній медицині, дефектоскопії тощо.

Історія[ред. | ред. код]

У 1871 році Менделєєв передбачив існування елементу з атомним номером 43, який він назвав ека-марганцем, проте ще раніше було кілька хибних «відкриттів» цього елементу. Першим був «полініум», виділений Готфрідом Озанном з платини у 1828 році. Впродовж наступного століття дослідники повідомляли про відкриття цього елементу під назвами «ільменіум» (Ганс Рудольф Герман, 1846), «пелопіум» (Генріх Розе, 1845), «девій» (Серж Керн, 1857). Після того, як стали приблизно зрозумілими властивості невідомого елементу, кількість повідомлень про його відкриття зросла: «люцій» (Проспер Баррайр, 1896), «ніппоній» (Масатака Огава, 1908), «нео-молібден» (Макс Гербер, 1917), «мозелій» (Клод Босанке, 1924), «мазурій» (Іда Ноддак, 1925)[1][2][3]. Варто зазначити, що Менделєєв передбачив два елементи, властивостями подібні до марганцю (номер 43 і 75). Другий, двімарганець, був відкритий у 1925 році і нині відомий як реній. Тому можливо, деякі вчені, що не відкрили елемент 43, насправді відкрили елемент номер 75. Достовірно відомо, що «ніппоній» Огави містив значну кількість ренію[4]. Також, деякі дослідники припускають, що Ноддак насправді могла знайти в уранових мінералах технецій, що перманентно утворюється там через поділ ядер урану[5].

У 1934 році Джозеф Маттаух сформулював правило ізобар[en], згідно з яким, не можуть існувати стабільні ядра, що мають однакове масове число і заряд, що відрізняється на одиницю[6]. Проте молібден і рутеній мають по 7 стабільних ізотопів:

Стабільні ізотопи 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104
Mo Так Ні Так Так Так Так Так Ні Так Ні Ні Ні Ні
Ru Ні Ні Ні Ні Так Ні Так Так Так Так Так Ні Так

А, враховуючи, що атомна маса рутенію 101,07, а молібдену — 95,94 (і атомна маса технецію має знаходитись у цих межах), стало зрозуміло, що технецій може не мати стабільних ізотопів.

У той же час Еміліо Сегре приєднався до групи фізиків «Via Panisperna boys» під керівництвом Енріко Фермі, що досліджувала трансмутації елементів під дією повільних нейтронів. У 1936 році Сегре став професором в Університеті Палермо, і відвідав з візитом Берклі, де зацікавився можливостями винайденого у Лоуренсом у 1929 році циклотрона. Він повернувся у Палермо зі шматком опроміненого у циклотроні металу, у якому було знайдено багато нових радіоактивних ізотопів, наприклад, сульфур-32. У лютому 1937 року Сегре отримав з Берклі опромінений у циклотроні шматок молібденової фольги, що бомбардувалася у циклотроні ядрами дейтерію. Для хімічної експертизи Сегре запросив Карло Пер'ра[en] професора мінералогії, що працював у тій же будівлі, де знаходилися фізичні лабораторії[3].

Для виділення надзвичайно малої кількості технецію(10−10 г), дослідники розчинили молібден в киплячому аміаку, виділили з розчину радіоактивний фосфор, ніобій, цирконій, рутеній і власне молібден, після чого додали у розчин реній, і виділили його звідти за допомогою сірководню. Отриманий сульфід ренію виявився радіоактивним, що дозволяло сподіватись, що деякий, хімічно схожий на реній радіоактивний елемент також був присутній у зразку. Потім розчинений сульфід ренію перетворили на оксид за допомогою пероксиду водню, і дистилювали з розчину власне реній, що не виявляв ознак радіоактивності. Залишок було визнано розчином радіоактивного елементу номер 43, хоча виділити його для аналізу або отримання рентгенівського спектру[3].

У 1938 році Отто Ган відкрив явище поділу ядра урану, і у 1940 році Сегре і американський фізик Ву Цзяньсюн знайшли 43-й елемент у продуктах розпаду. Це дозволило накопичувати його значно швидшими темпами[7].

Протягом наступних років, було отримано більшу кількість нового елементу, і у 1947 році була опублікована стаття у Nature, з його описанням. У цій же статті була запропонована назва «технецій»[8]. Також, розглядалися варіанти назв «трінакріум» і «панорміум»[9].

Технецій утворювався з молібдену завдяки реакції

.

У 1952 році Пол Меррілл знайшов лінії технецію у спектрах деяких зірок, що стало підтвердженням теорії про нуклеосинтез[10].

У 1957 році був побудований технецієвий генератор, що міг видавати стабільні кількості ізотопу Tc99m[11].

У 1962 році технецій був у слідових кількостях (нг/кг) знайдений на Землі у уранових рудах з Бельгійського Конго[12].

Загальний опис[ред. | ред. код]

Проста речовина — технецій. Метал сріблясто-білого (сріблясто-коричневого) кольору. Кристалічна ґратка гексагональна, у надтонких шарах (бл. 10—8 мкм і менше) гранецентрована кубічна. Густина 11,5. tплав 2172oС, tкип 4877oС. Розчиняється в Н2О2. Взаємодіє з хлором, сіркою, киснем.

Ступені окиснення +5 і +6, також +4. У вищих ступенях окиснення — слабкий окисник. Оксиди: Тс2О7, ТсО3, ТсО2. Комплексоутворювач (К2ТсН9).

Кристалічна структура технецію.

Поширення[ред. | ред. код]

У природі технецій у незначних кількостях виявлено в уранових рудах (5×10−10 г на 1 кг урану). Виявлений у спектрі деяких зірок, зокрема Сонця.

Отримання[ред. | ред. код]

Технецій отримують з радіоактивних відходів хімічним способом. Нагромаджується в атомному реакторі кілограмами за рік.

Технецій виділяють з продуктів розкладу 235U — відходів атомної енергетики за допомогою осадження, екстракції, іонного обміну. Металічний технецій одержують відновленням його сполук воднем при 500—1000 °С або електрохімічно. Крім того, технецій утворюється при поділі нуклідів 232Th, 233U, 238U, 239Pu і може накопичуватися в реакторах кілограмами за рік. Світове виробництво технецію — декілька тонн на рік.

Застосування[ред. | ред. код]

Метастабільний ізотоп технецію Tc99m є складовою частиною більшості сучасних радіофармпрепаратів, які використовуються у ядерній медицині

Застосовують як інгібітор проти корозії, як компонент каталізаторів, у ядерній енергетиці, у діагностиці пухлин, дослідженні гемодинаміки, ізотоп 99Тс — β-стандарт у радіометрії та дозиметрії тощо.

Примітки[ред. | ред. код]

Література[ред. | ред. код]