Елемент технецій колись відкритий. Технецький Tc. Технецій - «Заборонений» елемент та ядерні реакції

Тут ми повинні зробити невеликий, чисто фізичний відступ, інакше буде незрозуміло, чому цей шматок молібдену був такий потрібний Сегре. З молібдену було зроблено «зуб» пластини, що відхиляє перший у світі, малопотужний за нинішніми масштабами, циклотрон. Циклотрон – це машина, що прискорює рух заряджених частинок, наприклад дейтронів – ядер важкого водню, дейтерію. Частинки розганяються високочастотним електричним полем по спіралі і з кожним витком набувають все болВсім, хто коли-небудь працював на циклотроні, добре відомо, як важко буває вести експеримент, якщо мету встановлена ​​безпосередньо у вакуумній камері циклотрону. Значно зручніше працювати на виведеному пучку в спеціальній камері, де можна розмістити всю необхідну апаратуру. Але витягнути пучок із циклотрону далеко не просто. Робиться це за допомогою спеціальної пластини, що відхиляє, на яку подано висока напруга. Пластина встановлюється по дорозі розігнаного вже пучка частинок і відхиляє їх у потрібному напрямі. Розрахунок найкращої зміни пластини - ціла наука. Але незважаючи на те, що пластини для циклотронів виготовляють і встановлюють з максимальною точністю, її лобова частина, або «зуб», поглинає приблизно половину прискорених частинок. Звісно, ​​«зуб» розігрівається від ударів, тому його і зараз роблять із тугоплавкого молібдену.

Але так само природно, що частинки, поглинені матеріалом зуба, повинні викликати в ньому ядерні реакції, більш менш цікаві для фізиків. Сегре вважав, що в молібдені можлива виключно цікава ядерна реакція, в результаті якої може бути, нарешті, по-справжньому відкритий елемент № 43 (технецій), що багато разів відкривався і незмінно «закривався».

Від ільменію до мазурію

Елемент №43 шукали давно. І довго. Шукали його в рудах та мінералах, переважно марганцевих. Менделєєв, залишаючи в таблиці порожню клітину цього елемента, називав його екамарганцем. Втім, перші претенденти на цю клітинку з'явилися ще до відкриття періодичного закону. У 1846 р. з мінералу ільменіту був нібито виділений аналог марганцю - ільменій. Після того, як ільменій «закрили», з'явилися нові кандидати: дейцій, люцій, ніпоній. Але й вони виявилися «лжеелементами». Сорок третя клітина таблиці Менделєєва продовжувала пустувати.

У 20-х роках ХХ століття проблемою екамарганця і двимарганца (ека означає «один», дві - «два»), т. е. елементів № 43 і 75, зайнялися прекрасні експериментатори дружини Іда і Вальтер Ноддак. Прослідкувавши закономірності зміни властивостей елементів за групами і періодами, вони прийшли до крамольної, але по суті вірної думки, що подібність марганцю та його ека- і дві-аналогів набагато менше, ніж вважали раніше, що розумніше шукати ці елементи не в марганцевих рудах, а в сирій платині та в молібденових рудах.

Експерименти подружжя Ноддак тривали багато місяців. У 1925 р. вони оголосили про відкриття нових елементів - мазурія (елемент № 43) та ренію (елемент № 75). Символи нових елементів зайняли порожні клітини менделєєвської таблиці, згодом виявилося, що лише одне з двох відкриттів відбулося насправді. За мазурій Іда та Вальтер Ноддак прийняли домішки, які не мають нічого спільного з елементом № 43 технецієм.

Символ Ma стояв у таблиці елементів більше 10 років, хоча ще 1934 р. з'явилися дві теоретичні роботи, які стверджували, що елемент № 43 не можна знайти ні з марганцевих, ні з платинових, ні з якихось інших рудах. Йдеться про правило заборони, сформульоване майже одночасно німецьким фізиком Г. Маттаухом та радянським хіміком С. А. Щукарьовим.

Технецій - «Заборонений» елемент та ядерні реакції

Незабаром після відкриття ізотопів було встановлено існування ізобарів. Зауважимо, що ізобар і ізобар - поняття, настільки ж далекі, як графин і графиня. Ізобарами називають атоми з однаковими масовими числами, що належать до різних елементів. Приклад кількох ізобарів: 93 Zr, 93 Nb, 93 Mo.

Сенс правила Маттауха - Щукарьова в тому, що у стабільних ізотопів з непарними номерами не може бути стабільних ізобарів. Так, якщо ізотоп елемента № 41 ніобій-93 стабільний, то ізотопи сусідніх елементів – цирконій-93 та молібден-93 – мають бути обов'язково радіоактивними. Правило поширюється попри всі елементи, зокрема і елемент № 43.

Цей елемент розташований між молібденом (атомна маса 95,92) та рутенням (атомна маса 101,07). Отже, масові числа ізотопів цього елемента повинні вийти межі діапазону 96-102. Але всі стабільні «вакансії» цього діапазону зайняті. У молібдену стабільні ізотопи з масовими числами 96, 97, 98 і 100, у рутенія - 99, 101, 102 та деякі інші. Це означає, що елемент № 43 не може бути жодного нерадіоактивного ізотопу. Втім, з цього зовсім не випливає, що його не можна знайти в земній корі: існують радій, уран, торій.

Уран і торій збереглися на земній кулі завдяки величезному часу життя деяких їх ізотопів. Інші радіоактивні елементи – це продукти їхнього радіоактивного розпаду. Елемент № 43 можна було б виявити лише у двох випадках: або якщо у нього є ізотопи, період напіврозпаду яких вимірюється мільйонами років, або якщо його довгоживучі ізотопи утворюються (і досить часто) при розпаді елементів № 90 та 92.

На перше Сегре не розраховував: існуй довгоживучі ізотопи елемента № 43, їх знайшли раніше. Друге теж малоймовірно: більшість атомів торію та урану розпадаються, випускаючи альфа-частинки, і ланцюжок таких розпадів закінчується стабільними ізотопами свинцю, елемента з атомним номером 82. Більш легкі елементи при альфа-розпаді урану та торію утворитися не можуть.

Щоправда, є інший вид розпаду - спонтанний поділ, при якому важкі ядра мимоволі діляться на два уламки приблизно однакової маси. При спонтанному розподілі урану ядра елемента № 43 могли б утворитися, але таких ядер було б дуже мало: у середньому спонтанно ділиться одне ядро ​​урану із двох мільйонів, а зі ста актів спонтанного поділу ядер урану елемент № 43 утворюється лише у двох. Втім, цього Еміліо Сегре тоді не знав. Спонтанний поділ був відкритий лише через два роки після відкриття елемента №43.

Сегре віз через океан шматок опроміненого молібдену. Але впевненості, що в ньому буде виявлено новий елемент, не було та й не могло бути. Були "за", були і "проти".

Падаючи на молібденову пластину, швидкий дейтрон досить глибоко проникає у її товщу. У деяких випадках один із дейтронів може злитися з ядром атома молібдену. Для цього передусім необхідно, щоб енергії дейтрона вистачило для подолання сил відштовхування електричного струму. Це означає, що циклотрон повинен розігнати дейтрон до швидкості близько 15 тис. км/сек. Складове ядро, що утворюється при злитті дейтрона та ядра молібдену, нестійке. Воно повинне позбутися надлишку енергії. Тому, щойно сталося злиття, з такого ядра вилітає нейтрон, і колишнє ядро ​​атома молібдену перетворюється на ядро ​​атома елемента № 43.

Природний молібден складається із шести ізотопів, отже, в принципі в опроміненому шматку молібдену могли бути атоми шести ізотопів нового елемента. Це важливо тому, що одні ізотопи можуть бути короткоживучими і невловимими хімічно, тим більше що з часу опромінення пройшло більше місяця. Проте інші ізотопи нового елемента могли «вижити». Їх і сподівався виявити Сегре. На цьому, власне, всі за закінчувалися. «Проти» було значно більше.

Проти дослідників працювало незнання періодів напіврозпаду ізотопів елемента № 43. Адже могло статися і так, що жоден ізотоп елемента № 43 не існує більше місяця. Проти дослідників працювали і «попутні» ядерні реакції, у яких утворювалися радіоактивні ізотопи молібдену, ніобію та інших елементів.

Виділити мінімальна кількістьневідомого елемента з багатокомпонентної радіоактивної суміші дуже складно. Але саме це потрібно було зробити Сегре та його нечисленним помічникам.

Робота почалася 30 січня 1937 р. Перш за все з'ясували, які частки випромінює молібден, який побував у циклотроні та перетнув океан. Він випромінював бета-частинки – швидкі ядерні електрони. Коли близько 200 мг опроміненого молібдену розчинили в царській горілці, бета-активність розчину виявилася приблизно такою самою, як у кількох десятків грамів урану.

Невідома раніше активність була виявлена, залишалося визначити, хто ж її «винуватець». Спочатку з розчину хімічним шляхом виділили радіоактивний фосфор-32, що утворився з домішок, які були в молібдені. Потім той же розчин піддали «перехресному допиту» по рядку та стовпцю менделєєвської таблиці. Носіями невідомої активності могли бути ізотопи ніобію, цирконію, ренію, рутенію, самого молібдену, нарешті. Тільки довівши, що жоден із цих елементів не причетний до електронів, що випускаються, можна було говорити про відкриття елемента № 43.

Два методи були покладені в основу роботи: один - логічний, метод виключення, інший - широко застосовуваний хіміками для поділу сумішей метод «носіїв», коли в розчин, що містить, мабуть, той чи інший елемент, «підсовується» з'єднання цього елемента іншого, подібного до них за хімічними властивостями. І якщо речовина-носій виводиться із суміші, вона забирає звідти «родинні» атоми.

Насамперед виключили ніобій. Розчин випарили, і отриманий осад знову розчинили, цього разу гідроксиду калію. Деякі елементи залишилися у нерозчиненій частині, але невідома активність перейшла у розчин. І тоді до нього додали ніобат калію, щоби стабільний ніобій «повів» радіоактивний. Якщо, звичайно, той був присутній у розчині. Ніобій пішов – активність залишилася. Таке ж випробування піддали цирконій. Але й цирконієва фракція виявилася неактивною. Потім осадили сульфід молібдену, але активність, як і раніше, залишалася в розчині.

Після цього почалося найскладніше: треба було розділити невідому активність і реній. Адже домішки, які у матеріалі «зуба», могли перетворитися у фосфор-32, а й у радіоактивні ізотопи ренія. Це здавалося тим більш ймовірним, що саме з'єднання ренію винесло з розчину невідому активність. А як з'ясували ще подружжя Ноддак, елемент № 43 має бути схожим на реній більше, ніж на марганець чи будь-який інший елемент. Відокремити невідому активність від ренію – означало знайти новий елемент, тому що всі інші «кандидати» вже були відкинуті.

Еміліо Сегре та його найближчий помічник Карло Пер'є змогли це зробити. Вони встановили, що у солянокислих розчинах (0,4-5-нормальних) носій невідомої активності випадає в осад, коли через розчин пропускають сірководень. Але водночас випадає і реній. Якщо ж осадження вести з концентрованого розчину (10-нормального), то реній випадає в осад повністю, а елемент, що несе невідому активність, лише частково.

Насамкінець, для контролю, Пер'є поставив досліди щодо відділення носія невідомої активності від рутенію та марганцю. І тоді стало ясно, що бета-частинки можуть випромінюватись лише ядрами нового елемента, який назвали технецієм (від грецького «штучний»).

Ці досліди були закінчені у червні 1937 р. Так було відтворено перший із хімічних «динозаврів» - елементів, що колись існували в природі, але повністю «вимерли» в результаті радіоактивного розпаду.

Пізніше вдалося виявити в землі вкрай незначні кількості технецій, що утворилися в результаті спонтанного поділу урану. Те саме, до речі, сталося з нептунієм і плутонією: спочатку елемент отримали штучно, а потім, вивчивши його, зуміли знайти у природі.

Зараз технецій отримують з уламків поділу урану-35 в ядерних реакторах. Щоправда, виділити його з маси уламків непросто. На кілограм уламків припадає близько 10 г елемента № 43. В основному це ізотоп технецій-99, період напіврозпаду якого дорівнює 212 тис. років. Завдяки накопиченню технеції в реакторах вдалося визначити властивості цього елемента, отримати його в чистому вигляді, дослідити досить багато його сполук. Вони технецій виявляє валентність 2+ , 3+ і 7+ . Так само, як і реній, технецький - важкий метал (щільність 11,5 г/см 3), тугоплавкий (температура плавлення 2140°C), хімічно стійкий.

Незважаючи на те що технецій- один з найрідкісніших і дорогих металів (набагато дорожчий за золото), він уже приніс практичну користь.

Збитки, завдані людству корозією, величезний. У середньому кожна десята доменна піч працює на покриття витрат від корозії. Є речовини-інгібітори, що уповільнюють корозію металів. Найкращими інгібіторами виявилися пертехнати - солі технецієвої кислоти HTcO 4 . Добавка однієї десятитисячної молячи TcO 4 -

запобігає корозії заліза та маловуглецевої сталі - найважливішого конструкційного матеріалу.

Широкому застосуванню пертехнатів перешкоджають дві обставини: радіоактивність технеція та її висока вартість. Це особливо прикро тому, що аналогічні сполуки ренію та марганцю не запобігають корозії.

Елемент № 43 має ще одне унікальна властивість. Температура, коли цей метал стає надпровідником (11,2 До), вище, ніж в будь-якого іншого чистого металу. Щоправда, цю цифру отримано на зразках не дуже високої чистоти - лише 99,9%. Проте є підстави вважати, що сплави технеція з іншими металами виявляться ідеальними надпровідниками. (Як правило, температура переходів у стан надпровідності у сплавів вище, ніж у технічно чистих металів.)

Нехай не так утилітарно, але корисну службу співслужив технецям та астрономам. Технецій виявили спектральними методами на деяких зірках, наприклад, на зірці та сузір'я Андромеди. Судячи з спектрів, елемент № 43 поширений не менше, ніж цирконій, ніобій, молібден, рутеній. Це означає, що синтез елементів у Всесвіті триває й досі.

Зміст статті

ТЕХНЕЦІЙ– технецій (лат. Technetium, символ Tc) – елемент 7 (VIIb) групи періодичної системи, атомний номер 43. Технецій є найлегшим із тих елементів періодичної системи, у яких відсутні стабільні ізотопи та першим елементом, отриманим штучно. До теперішнього часу синтезовано 33 ізотопи технеції з масовими числами 86-118, найбільш стабільні з них - 97 Tc (період напіврозпаду 2,6 · 10 6 років), 98 Tc (1,5 · 10 6) і 99 Tc (2,12 · 10 5 років).

У з'єднаннях технецій виявляє ступеня окиснення від 0 до +7, найбільш стійко семивалентний стан.

Історія відкриття елемента.

Спрямовані пошуки елемента № 43 почалися з відкриття Д.И.Менделеевим періодичного закону в 1869. У періодичної таблиці деякі клітини були порожніми, оскільки відповідні їм елементи (серед них був і 43-й – екамарганець) ще були відомі. Після відкриття періодичного закону багато авторів заявляли про виділення з різних мінералів аналога марганцю з атомною вагою близько ста і пропонували йому назви: девій (Керн, 1877), люцій (Баррайр, 1896) та ніпоній (Огава, 1908), але всі ці повідомлення в надалі не підтвердились.

У 1920-х пошуками екамарганцю зайнялася група німецьких вчених під керівництвом професора Вальтера Ноддака. Прослідкувавши закономірності зміни властивостей елементів за групами та періодами, вони дійшли висновку, що за своїми хімічними властивостями елемент № 43 має бути набагато ближчим не до марганца, а до своїх сусідів за періодом: молібдену та осмію, тому шукати його було потрібно у платинових і молібденових руд. Експериментальна робота групи Ноддака тривала протягом двох з половиною років, і в червні 1925 р. Вальтер Ноддак зробив повідомлення про відкриття елементів № 43 і № 75, які пропонувалося назвати мазурієм і ренією. У 1927 р. відкриття ренію було остаточно підтверджено, і всі сили цієї групи переключилися на виділення мазурію. Іда Ноддак-Таке, співробітниця і дружина Вальтера Ноддака, навіть заявила, що «незабаром мазурій, подібно до ренію, можна буде купувати в магазинах», але такому необачному твердженню не судилося збутися. Німецький хімік В.Прандтль показав, що подружжя прийняло за мазур домішки, які не мають нічого спільного з елементом № 43. Після невдачі Ноддаков багато вчених почали сумніватися в існуванні елемента № 43 у природі.

Ще 1920-х співробітник Ленінградського університету С.А.Щукарев помітив певну закономірність у розподілі радіоактивних ізотопів, яку остаточно сформулював 1934-го німецький фізик Г.Маттаух. Згідно з правилом Маттауха – Щукарьова в природі не можуть існувати два стабільні ізотопи з однаковими масовими числами та ядерними зарядами, що відрізняються на одиницю. Принаймні один із них має бути радіоактивним. Елемент № 43 розташований між молібденом (атомна маса 95,9) та рутенією (атомна маса 101,1), але всі масові числа від 96 до 102 зайняті стабільними ізотопами: Mo-96, Mo-97, Mo-98, Ru-99 , Mo-100, Ru-101 та Ru-102. Отже елемент № 43 не може мати нерадіоактивних ізотопів. Втім, це не означає, що його не можна знайти на Землі: адже уран і торій теж є радіоактивними, але збереглися до нашого часу через великий період напіврозпаду. І все-таки їх запаси за час існування землі (близько 4,5 млрд. років) зменшилися у 100 разів. Нескладні розрахунки показують, що радіоактивний ізотоп може у відчутних кількостях залишитися на планеті лише якщо його період напіврозпаду перевищує 150 млн. років. Після провалу пошуків групи Ноддака надія виявити такий ізотоп практично згасла. Наразі відомо, що найбільш стабільний ізотоп технеція має період напіврозпаду 2,6 мільйона років, тому для вивчення властивостей елемента № 43 необхідно було створити його заново. За це завдання взявся в 1936 молодий італійський фізик Еміліо Джіно Сегре. Принципова можливість штучного здобуттяатомів була показана ще в 1919 році великим англійським фізиком Ернестом Резерфордом.

Після закінчення Римського університету та проходження чотирирічної військової служби Сегре працював у лабораторії Енріко Фермі, поки не отримав пропозицію очолити кафедру фізики в університеті Палермо. Звичайно, вирушаючи туди, він сподівався продовжити роботи з ядерної фізики, але лабораторія, в якій він мав працювати, була дуже скромною і не мала до наукових подвигів. У 1936 він вирушив у відрядження до США, до міста Берклі, де у радіаційній лабораторії Каліфорнійського університету вже протягом кількох років діяв перший у світі прискорювач заряджених частинок – циклотрон. Під час роботи в Берклі йому спало на думку проаналізувати молібденову пластину, яка служила для відхилення пучка ядер дейтерію - важкого ізотопу водню. «У нас були вагомі підстави думати, – писав Сегре, – що молібден після бомбардування його дейтронами має перетворитися на елемент із номером 43...» Справді, в ядрі атома молібдену 42 протона, а в ядрі дейтерію – 1. Якби ці частки могли об'єднатися, то вийшло б ядро ​​43 елемента. Природний молібден складається з шести ізотопів, отже, в опроміненій платівці могли бути присутніми кілька ізотопів нового елемента. Сегре сподівався, що хоча б деякі з них досить довгоживуть, щоб зберегтися в платівці після повернення до Італії, де він мав намір зайнятися пошуком елемента № 43. Завдання ускладнювалося ще й тим, що молібден, використаний для виготовлення мішені, не був спеціально очищений, та у платівці могли протікати ядерні реакції за участю домішок.

Керівник радіаційної лабораторії Ернест Лоуренс дозволив Сегре забрати платівку із собою, і 30 січня 1937 року в Палермо, Еміліо Сегре та мінералог Карло Пер'є приступили до роботи. Спочатку вони встановили, що привезений зразок молібдену випускав бета-частинки, отже, в ньому дійсно були радіоактивні ізотопи, але чи був серед них елемент № 43, адже джерелами виявленого випромінювання могли бути ізотопи цирконію, ніобію, рутенію, ренію, фосфору і саму молі ? Для відповіді на це питання частину опроміненого молібдену розчинили в царській горілці (суміші соляної та азотної кислот), і хімічним шляхом видалили радіоактивний фосфор, ніобій та цирконій, а потім осадили сульфід молібдену. Розчин, що залишився, все ще був радіоактивний, в ньому залишався реній і, можливо, елемент № 43. Тепер залишалося найскладніше - розділити ці два близьких за властивостями елемента. Сегре та Пер'є впоралися з цим завданням. Вони встановили, що при осадженні сірководнем сульфіду ренію з концентрованого солянокислого розчину, частина активності залишалася в розчині. Після контрольних дослідів із відділення ізотопів рутенію і марганцю стало зрозуміло, що бета-частинки можуть випромінюватись лише атомами нового елемента, який назвали технецієм від грецького слова tecnh ós – «штучний». Ця назва була остаточно затверджена на з'їзді хіміків, що відбувся у вересні 1949 року в Амстердамі. Вся робота тривала понад чотири місяці і закінчилася в червні 1937, в результаті її було отримано лише 10 -10 грама технеція.

Хоча в руках Сегре і Пер'є виявилися нікчемні кількості елемента № 43, вони все ж таки змогли визначити деякі його хімічні властивості і підтвердили передбачену на основі періодичного закону подібність технеції та ренію. Зрозуміло, що їм хотілося більше дізнатися про новий елемент, але щоб його вивчати, потрібно було мати вагові кількості технецію, а опромінений молібден містив замало технецію, тому потрібно було знайти більш відповідну кандидатуру на роль постачальника цього елемента. Її пошуки увінчалися успіхом в 1939, коли О.Ган і Ф.Штрассман виявили, що в «уламках», що утворюються при розподілі урану-235 в ядерному реакторі під дією нейтронів, міститься досить значні кількості ізотопу 99 Tc. Наступного року Еміліо Сегре та його співробітниця Ву Цзяньсюн змогли виділити його у чистому вигляді. На кожен кілограм таких уламків припадає до десяти грамів технеція-99. Спочатку технецій, що отримується з відходів ядерного реактора, коштував дуже дорого, у тисячі разів дорожче за золото, але атомна енергетикарозвивалася дуже бурхливо і до 1965 року ціна на «синтетичний» метал впала до 90 дол. за грам, його світове виробництво обчислювалося вже не міліграмами, а сотнями грамів. Маючи в своєму розпорядженні такі кількості цього елемента, вчені змогли всебічно вивчити фізичні та хімічні властивості технеції та його сполук.

Знаходження технеції в природі. Незважаючи на те, що період напіврозпаду (T 1/2) найбільш довгоживучого ізотопу технеція - 97 Tc становить 2,6 млн. років, що, здавалося б, повністю виключає можливість виявити цей елемент у земній корі, технецій може безперервно утворюватися на Землі в внаслідок ядерних реакцій. У 1956 Бойд і Ларсон припустили, що в земній корі є технецій вторинного походження, що утворюється при активації молібдену, ніобію і рутенію жорстким космічним випромінюванням.

Є й інший шлях освіти технеції. Іда Ноддак-Таке в одній зі своїх публікацій передбачила можливість спонтанного поділу ядер урану, а 1939 року німецькі радіохіміки Отто Ган і Фріц Штрассман підтвердили її експериментально. Одним із продуктів спонтанного поділу є атоми елемента № 43. У 1961 р. Курода, переробивши близько п'яти кілограмів уранової руди, зміг переконливо довести присутність у ній технеція в кількості 10 -9 грама на кілограм руди.

У 1951 році американський астроном Шарлотта Мур припустила, що технецій може бути присутнім у небесних тілах. Через рік англійський астрофізик Р. Мерілл при вивченні спектрів космічних об'єктів виявив технецій у деяких зірках із сузір'їв Андромеди та Кита. Його відкриття надалі було підтверджено незалежними дослідженнями, причому кількість технецій на деяких зірках мало відрізняється від змісту сусідніх стабільних елементів: цирконію, ніобію, молібден і рутенію. Для пояснення цього факту припустили, що технеція утворюється в зірках і в даний час в результаті ядерних реакцій. Це спостереження спростувало всі численні теорії дозоряної освіти елементів та довело, що зірки є своєрідними «заводами» з виробництва хімічних елементів.

Одержання технеції.

Наразі час технецій отримують або з відходів переробки ядерного палива, або з опроміненої у циклотроні молібденової мішені.

При розподілі урану, викликаному повільними нейтронами, утворюються два ядерні уламки - легкий і важкий. У ізотопів, що утворюються, є надлишок нейтронів і в результаті бета-розпаду або випромінювання нейтронів вони переходять в інші елементи, даючи початок ланцюжкам радіоактивних перетворень. У деяких таких ланцюжках утворюються ізотопи:

235 U + 1 n = 99 Mo + 136 Sn + 1 n

99 Mo = 99m Tc + b – (T 1/2 = 66 год)

99m Tc = 99 Tc (T 1/2 = 6 год)

99 Tc = 99 Ru (стабільний) + 227 - (T 1/2 = 2,12 · 10 5 років)

У цей ланцюжок входить ізотоп 99m Tc - ядерний ізомер технеція-99. Ядра цих ізотопів ідентичні за своїм нуклонним складом, але розрізняються за радіоактивними властивостями. Ядро 99m Tc має вищу енергію, і, втрачаючи її як кванта g -випромінювання, перетворюється на ядро ​​99 Tc.

Технологічні схеми концентрування технеції та відокремлення його від супутніх елементів дуже різноманітні. Вони включають комбінацію стадій дистиляції, осадження, екстракції та іонообмінної хроматографії. Вітчизняна схема переробки відпрацьованих тепловиділяючих елементів (твелів) ядерних реакторів передбачає їх механічне дроблення, відділення металевої оболонки, розчинення сердечника в азотній кислоті та екстракційне виділення урану та плутонію. При цьому технецій у формі пертехнетат-іону залишається в розчині разом з іншими продуктами поділу. При пропущенні цього розчину через спеціально підібрану аніонообмінну смолу з подальшою десорбцією азотною кислотою одержують розчин пертехнецієвої кислоти (HTcO 4), з якого після нейтралізації осаджують сульфід технеція (VII) сірководнем:

2HTcO 4 + 7H 2 S = Tc 2 S 7 + 8H 2 O

Для більш глибокого очищення технеція від продуктів розподілу сульфід технеція обробляють сумішшю пероксиду водню та аміаку:

Tc 2 S 7 + 2NH 3 + 7H 2 O 2 = 2NH 4 TcO 4 + 6H 2 O + 7S

Потім пертехнетат амонію екстрагують з розчину і подальшою кристалізацією одержують хімічно чистий препарат технецію.

Металевий технецій зазвичай отримують відновленням пертехнетату амонію або діоксиду технецію в струмі водню при 800-1000 ° C або електрохімічним відновленням пертехнетатів:

2NH 4 TcO 4 + 7H 2 = 2Tc + 2NH 3 + 8H 2 O

Виділення технеції з опроміненого молібдену раніше було основним способом промислового отримання металу. Зараз цей спосіб використовується для отримання технеції в лабораторії. Технецій-99m утворюється при радіоактивному розпаді молібдену-99. Велика різниця періодів напіврозпаду 99m Tc та 99 Mo дозволяє використовувати останній для періодичного виділення технеції. Подібні пари радіонуклідів відомі за назвою ізотопних генераторів. Максимальне накопичення 99m Tc в генераторі 99 Mo/ 99m Tc відбувається через 23 години після кожної операції відокремлення ізотопу від материнського молібдену-99, проте вже через 6 годин вміст технеція становить половину від максимального. Це дозволяє проводити виділення технеції-99m кілька разів на день. Відомі 3 основних типи генераторів 99m Tc за способом відділення дочірнього ізотопу: хроматографічні, екстракційні та сублімаційні. У хроматографічних генераторах використовується відмінність коефіцієнтів розподілу технецію та молібдену на різних сорбентах. Зазвичай молібден фіксують на оксидному носії у формі молібдат-(MoO 4 2–) або фосформолібдат-іону (H 4 3–). Дочірній ізотоп, що накопичився, елююють фізіологічним розчином (з генераторів, що використовуються в ядерній медицині) або розведеними розчинами кислот. Для виготовлення екстракційних генераторів опромінену мішень розчиняють у водному розчині гідроксиду або карбонату калію. Після екстракції метилетилкетоном або іншою речовиною екстрагент видаляють випарюванням, а пертехнетат, що залишається, розчиняють у воді. Дія сублімаційних генераторів заснована на великій різниці летючості вищих оксидів молібдену та технеції. При проходженні нагрітого газу-носія (кисень) через нагрітий до 700-800° C шар триоксиду молібдену гептаоксид, що випарувався, технеція видаляється в холодну частину приладу, де і конденсується. Кожному типу генераторів притаманні свої характерні переваги та недоліки, тому випускаються генератори всіх перерахованих вище типів.

Проста речовина.

Основні фізико-хімічні властивості технеції вивчені на ізотопі з масовим числом 99. Технецій – пластичний парамагнітний метал сріблясто-сірого кольору. Температура плавлення близько 2150 ° C, температура кипіння 4700 ° C, щільність 11,487 г/см 3 . Технецій має гексагональну кристалічну решітку, у плівках товщиною менше 150Å – кубічну гранецентровану. При температурі 8К технецій стає надпровідником ІІ роду ().

Хімічна активність металевого технеція близька до активності ренію – його сусіда за підгрупою і від ступеня подрібненості. Так, компактний технецій повільно тьмяніє у вологому повітрі і не змінюється в сухому, а порошкоподібний швидко окислюється до вищого оксиду:

4Tc + 7O 2 = 2Tc 2 O 7

При невеликому нагріванні технецій реагує з сіркою та галогенами з утворенням сполук сполук у ступені окислення +4 та +6:

Tc + 3F 2 = TcF 6 (золотисто-жовтий)

Tc + 3Cl 2 = TcCl 6 (темно-зелений)

Tc + 2Cl 2 = TcCl 4 (червоно-коричневий)

а при 700 ° C взаємодіє з вуглецем, утворюючи карбід ТсС. Технецій розчиняється в кислотах-окислювачах (азотної та концентрованої сірчаної), бромної води та перекису водню:

Tc + 7HNO 3 = HTcO 4 + 7NO 2 + 3H 2 O

Tc + 7Br 2 + 4H 2 O = HTcO 4 + 7HBr

Сполуки технеція.

Найбільший практичний інтерес представляють сполуки семивалентного та чотиривалентного технецію.

Діоксид технеція TcO 2 - важливе з'єднання в технологічній схемі одержання технеції особливої ​​чистоти. TcO 2 - порошок чорного кольору з щільністю 6,9 г/см 3 , стійкий на повітрі при кімнатній температурі, сублімується при 900-1100 ° С. При нагріванні до 300 ° С діоксид технеція енергійно реагує з киснем повітря (з утворенням Tc 2 O 7), з фтором, хлором та бромом (з утворенням оксогалогенідів). У нейтральних та лужних водних розчинахлегко окислюється до технецієвої кислоти або її солей.

4ТcO 2 + 3O 2 + 2H 2 O = 4HTcO 4

Оксид технеція (VII) Tc 2O 7 – жовто-оранжева кристалічна речовина, що легко розчиняється у воді з утворенням безбарвного розчину технецієвої кислоти:

Tc 2 O 7 + H 2 O = 2HTcO 4

Температура плавлення 119,5°, температура кипіння 310,5° С. Tc 2 O 7 є сильним окислювачем і легко відновлюється навіть парами органічних речовин. Служить вихідною речовиною для одержання сполук технецію.

Пертехнетат амонію NH 4TcO 4 – безбарвна речовина, розчинна у воді, проміжний продукт при отриманні металевого технецію.

Сульфід технеція (VII)– важкорозчинна речовина темно-коричневого кольору, проміжне з'єднання при очищенні технеції, при нагріванні розкладається з утворенням дисульфіду TcS 2 . Отримують сульфід технеція (VII) осадженням сірководнем з кислих розчинів сполук семивалентного технецію:

2NH 4 TcO 4 + 8H 2 S = Tc 2 S 7 + (NH 4) 2 S + 8H 2 O

Застосування технеції та її сполук. Відсутність стабільних ізотопів у технеції з одного боку перешкоджає його широкому використанню, а з іншого – відкриває перед ним нові горизонти.

Величезний збиток завдає людству корозія, «з'їдаючи» до 10% всього заліза, що виплавляється. Хоча відомі рецепти виготовлення нержавіючої сталі, її використання не завжди доцільне з економічних та технічних причин. Захистити сталь від іржавіння допомагають деякі хімічні речовини– інгібітори, які роблять поверхню металу інертною по відношенню до кородиючих агентів. У 1955 році Картледжем була встановлена ​​надзвичайно висока пасивуюча здатність солей технецієвої кислоти. Подальші дослідження показали, що пертехнетати – найефективніші інгібітори корозії заліза та вуглецевої сталі. Їхня дія проявляється вже при концентрації 10 -4 -10 -5 моль/л і зберігається до 250° С. Використання сполук технеція для захисту сталей обмежується закритими технологічними системамищоб уникнути попадання радіонуклідів у навколишнє середовище. Разом з тим, через високу стійкість до g-радіолізу солі технецієвої кислоти чудово підходять для запобігання корозії в ядерних реакторах з водяним охолодженням.

Численні сфери застосування технеція зобов'язані своїм існуванням його радіоактивності. Так, ізотоп 99 Tc використовується виготовлення стандартних джерел b -випромінювання для дефектоскопії, іонізації газів і виготовлення стандартних еталонів. Завдяки великому періоду напіврозпаду (212 тисяч років) вони можуть дуже довго працювати без істотного зниження активності. Зараз ізотоп 99m Tc займає лідируючу позицію в ядерній медицині. Технецій-99m - короткоживучий ізотоп (період напіврозпаду 6 годин). При ізомерному переході в 99 Tc він випускає лише g-кванти, що забезпечує достатню проникаючу здатність та значно меншу дозу опромінення пацієнта порівняно з іншими ізотопами. Пертехнетат-іон не має яскраво вираженої селективності по відношенню до певних клітин, що дозволяє застосовувати його для діагностики ураження більшості органів. Технеція дуже швидко (протягом одного дня) виводиться з організму, тому застосування 99m Tc дозволяє проводити повторне обстеження одного і того ж об'єкта через короткі проміжки часу, не допускаючи його переопромінення.

Юрій Крутяков

Технецький

ТЕХНЕЦІЙ-я; м.[від грец. technetos - штучний] Хімічний елемент (Tc), сріблясто-сірий радіоактивний метал, що отримується з відходів атомної промисловості.

◁ Технецієвий, -а, -ое.

(Лат. Technetium), хімічний елемент VII групи періодичної системи. Радіоактивний, найбільш стійкі ізотопи 97 Тс і 99 Тс (період напіврозпаду відповідно 2,6 10 6 і 2,12 10 5 років). Перший штучно одержаний елемент; синтезований італійськими вченими Е. Сегре і К. Перрі (С. Perriez) в 1937 бомбардуванням ядер молібдену дейтронами. Названий від грецького technētos - штучний. Сріблясто-сірий метал; щільність 11,487 г/см 3 , tпл 2200°C. У природі знайдено у незначних кількостях в уранових рудах. Спектрально виявлено на Сонці та деяких зірках. Одержують із відходів атомної промисловості. Компоненти каталізаторів. Ізотоп 99 mТс використовують у діагностиці пухлин головного мозку, при дослідженнях центральної та периферичної гемодинаміки.

ТЕХНЕЦІЙ (лат. Technetium, від грецького technetos - штучний), Тс (читається «технецій»), перший штучно отриманий радіоактивний хімічний елемент, атомний номер 43. Стабільних ізотопів немає. Найбільш довгоживучі радіоізотопи: 97 Tc (Т 1/2 2,6 · 10 6 років, електронне захоплення), 98 Tc (Т 1/2 1,5 · 10 6 років) та 99 Tc (Т 1/2 2,12 · 10 5 років). Практичне значення має короткоживучий ядерний ізомер 99m Тс (Т 1/2 6,02 години).
Конфігурація двох зовнішніх електронних шарів 4s 2 p 6 d 5 5s 2 . ступені окислення від -1 до +7 (валентності I-VII); найбільш стійка +7. Розташований у групі VIIB у 5 періоді періодичної системи елементів. Радіус атома 0,136 нм, іона Тс 2+ - 0,095 нм, іона Тс 4+ - 0,070 нм, іона Тс 7+ - 0,056 нм. Енергії послідовної іонізації 7,28, 15,26, 29,54 еВ. Електронегативність по Полінгу (див.ПОЛІНГ Лайнус) 1,9.
Д. І. Менделєєв (див.Менделєєв Дмитро Іванович)при створенні періодичної системи залишив у таблиці для технеції - важкого аналога марганцю («екамарганцю») порожню клітину. Технецій був отриманий в 1937 К. Пер'є та Е. Сегре при бомбардуванні молібденової платівки дейтронами (див.ДЕЙТРОН). У природі технецій зустрічається в нікчемних кількостяхв уранових рудах, 5 10 -10 г на 1 кг урану. Спектральні лінії технеція виявлені у спектрах Сонця та інших зірок.
Технецій виділяють із суміші продуктів розподілу 235 U - відходів ядерної промисловості. При переробці відпрацьованого ядерного пального технецій витягують методами іонного обміну, екстракції та дробового осадження. Металевий технецій одержують відновленням його оксидів воднем при 500°C. Світове виробництво технеції досягає декількох тонн на рік. Для дослідницьких цілей використовують короткоживучі радіонукліди технеція: 95m Тс( Т 1/2 = 61 добу), 97m Тс (Т 1/2 = 90 діб), 99m Tc.
Технецій - сріблясто-сірий метал, з гексагональними гратами, а=0,2737 нм, с= 0,4391 нм. Температура плавлення 2200°C, кипіння 4600°C, густина 11,487 кг/дм 3 . За хімічними властивостями технецій схожий на реній. Значення стандартних електродних потенціалів: пари Тс(VI)/Тс(IV) 0,83, пари Тс(VII)/Тс(VI) 0,65В, пари Тс(VII)/Тс(IV) 0,738 В.
При горінні Tc у кисні (див.КИСНЕД)утворюється жовтий вищий кислотний оксид Тс 2 Про 7 . Розчин його у воді - технецієва кислота НТсО 4 . При випаровуванні її утворюються темнокоричневі кристали. Солі технецієвої кислоти - пертехнати (пертехнат натрію NaTcO 4 пертехнат калію KTcO 4 пертехнат срібла AgTcO 4). При електролізі розчину технецієвої кислоти виділяється діоксид ТсО 2 , який при нагріванні в кисні перетворюється на Тс 2 Про 7 .
Взаємодіючи з фтором, (див.ФТОР) Tc утворює золотисто-жовті кристали гексафториду технеція ТсF 6 суміші з пентафторидом TcF 5 . Отримано оксифториди технецію TcOF 4 і TcO 3 F. Хлорування технецію дає суміш гексахлориду TcCl 6 і тетрахлориду TcCl 4 . Синтезовані оксихлорид технеція ТсО 3 Сl і ТсОСl 3 . Відомі сульфіди (див.СУЛЬФІДИ)технеція Tc 2 S 7 і TcS 2 карбоніл Tc 2 (CO) 10 . Tc реагує з азотною, (див.АЗОТНА КИСЛОТА)концентрованої сірчаної (див.СІРЧАНА КИСЛОТА)кислотами та царською горілкою (див.ЦАРСЬКА ГОРІЛЬ). Пертехнати використовуються як інгібітори корозії маловуглецевої сталі. Ізотоп 99 m Tc застосовується в діагностиці пухлин головного мозку, при дослідженні центральної та периферичної гемодинаміки (див.ГЕМОДИНАМІКА).

Енциклопедичний словник. 2009 .

Дивитись що таке "технецій" в інших словниках:

Таблиця нуклідів Загальні відомостіНазва, символ Технецій 99, 99Tc Нейтронів 56 Протонів 43 Властивості нукліду Атомна маса 98,9062547(21) … Вікіпедія

- (Символ Тс), сріблясто сірий метал, РАДІОАКТИВНИЙ ЕЛЕМЕНТ. Вперше було отримано в 1937 р. бомбардуванням ядер МОЛІБДЕНА дейтронами (ядрами атомів ДЕЙТЕРІЯ) і був першим елементом, синтезованим у циклотроні. Технецій виявлено у продуктах… … Науково-технічний енциклопедичний словник

ТЕХНЕЦІЙ- Штучно синтезований радіоактивний хім. елемент, символ Тс (лат. Technetium), ат. н. 43, ат. м. 98,91. Т. отримують у досить великих кількостях при розподілі урану 235 в ядерних реакторах; вдалося отримати близько 20 ізотопів Т. Один із ... Велика політехнічна енциклопедія

- (Technetium), Tc, штучний радіоактивний елемент VII групи періодичної системи, атомний номер 43; метал. Отриманий італійськими вченими К. Перр'є та Е. Сегре в 1937 році. Сучасна енциклопедія

- (Лат. Technetium) Тс, хімічний елемент VII групи періодичної системи, атомний номер 43, атомна маса 98,9072. Радіоактивний, найбільш стійкі ізотопи 97Тс і 99Тс (період напіврозпаду відповідно 2,6.106 та 2,12.105 років). Перший… … Великий Енциклопедичний словник

- (Лат. Technetium), Tc радіоакт. хім. елемент VII групи періодич. системи елементів Менделєєва, ат. номер 43, перший із штучно отриманих хім. елементів. наиб. довгоживучі радіонукліди 98Tc (T1/2 = 4,2·106 років) і доступний у помітних кількостях. Фізична енциклопедія

Сущ., кількість у синонімів: 3 метал (86) екамарганець (1) елемент (159) Словник синонімо … Словник синонімів

Технецький- (Technetium), Tc, штучний радіоактивний елемент VII групи періодичної системи, атомний номер 43; метал. Отриманий італійськими вченими К. Перр'є та Е. Сегре в 1937 році. Ілюстрований енциклопедичний словник

43 Молібден ← Технецій → Рутеній … Вікіпедія

- (Лат. Technetium) Ті, радіоактивний хімічний елемент VII групи періодичної системи Менделєєва, атомний номер 43, атомна маса 98, 9062; метал, ковкий та пластичний. Існування елемента з атомним номером 43 було… Велика Радянська Енциклопедія

Книги

• Елементи. Чудовий сон професора Менделєєва, Курамшин Аркадій Іскандерович, Який хімічний елемент названий на честь гоблінів? Скільки разів був "відкритий" технецій? Чому таке "трансфермієві війни"?

Технецький(Лат. Technetium), Тс, радіоактивний хімічний елемент VII групи періодичної системи Менделєєва, атомний номер 43, атомна маса 98, 9062; метал, ковкий та пластичний.

Існування елемента з атомним номером 43 було передбачено Д. І. Менделєєвим. Технецій отримано штучно в 1937 італійськими вченими Е. Сегре і К. Перр'є при бомбардуванні ядер молібдену дейтронами; назву отримав від грецьк. technetos – штучний.

Технецій стабільних ізотопів немає. З радіоактивних ізотопів (близько 20) практичне значення мають два: 99 Тс і 99m Тс з періодами напіврозпаду відповідно Т ½ = 2,12·10 5 років і T ½ = 6,04 год. У природі елемент знаходиться в незначних кількостях - 10 - 10 г на 1 т уранової смолки.

Фізичні властивості. Технеція.Металевий Технецій у вигляді порошку має сірий колір (нагадує Re, Mo, Pt); компактний метал (зливки плавленого металу, фольга, дріт) сріблясто-сірого кольору. Технецій у кристалічному стані має гексагональну решітку щільної упаковки (а = 2.735Å, с = 4,391Å); у тонких шарах (менше 150 Å) - кубічні гранецентровані грати (а = 3,68 Å); щільність Технеція (з гексагональними ґратами) 11,487 г/см 3 ; t пл 2200 ° С; г стос 4700 °С; питомий електроопір 69 · 10 -6 ом · см (100 ° С); температура переходу в стан надпровідності Тс 8,24 К. Технецій парамагнітний; його магнітна сприйнятливість при 25°З 2,7·10 -4 . Конфігурація зовнішньої електронної оболонки атома Тс 4d 5 5s 2; атомний радіус 1,358 Å; іонний радіус Тс 7+ 0,56 Å.

Хімічні характеристики Технеція.за хімічні властивостіТс близький до Mn і особливо Re, в сполуках виявляє ступеня окислення від -1 до +7. Найбільш стійкі та добре вивчені сполуки Тс у ступені окислення +7. При взаємодії Технеція або його сполук з киснем утворюються оксиди Тс 2 Про 7 і ТсО 2 , з хлором і фтором - галогеніди ТсХ 6 , TcX 5 , ТсХ 4 можливе утворення оксигалогенідів, наприклад ТсО 3 Х (де X - галоген), з сіркою - сульфіди Tc 2 S 7 та TcS 2 . Технецій утворює також технецієву кислоту НТсО 4 та її солі пертехнати МТсО 4 (де М - метал), карбонільні, комплексні та металорганічні сполуки. У ряді напруг Технецій стоїть правіше водню; він не реагує з соляною кислотою будь-яких концентрацій, але легко розчиняється в азотній та сірчаній кислотах, царській горілці, перекисі водню, бромній воді.

Технеція.Основним джерелом техніки є відходи атомної промисловості. Вихід 99 Тс при розподілі 233 U становить близько 6%. З суміші продуктів поділу Технецій у вигляді пертехнатів, оксидів, сульфідів отримують екстракцією органічних розчинниками, методами іонного обміну, осадженням малорозчинних похідних. Метал отримують відновленням воднем NH 4 TcO 4 TcO 2 Tc 2 S 7 при 600-1000 ° С або електролізом.

Технеція.Технецій - перспективний метал у техніці; він може знайти застосування як каталізатор, високотемпературний та надпровідний матеріал. Технеція - ефективні інгібітори корозії. 99m Тс використовується в медицині як джерело γ-випромінювання. Технеційний радіаційнонебезпечний, робота з ним вимагає спеціальної герметизованої апаратури.

У попередньому підпункті ми з'ясували, що взагалі треба говорити, характеризуючи будову атома хімічного елемента. Тепер розберемося, безпосередньо, в атомі технеції:

1) Число електронів - з,порядковий номер елемента технеція в таблиці Менделєєва - 43 .

Звідси заряд ядра+43 , а навколо ядра атома технеція розміщуються 43 електронаіз загальним негативним зарядом – 43.

2) Знайдемо число нейтронів: N = A - Z.Масове число атома - 98, число протонів, p -43 .

N = 98 - 43 = 55.

Число нейтронів - n - 55.

Кількість енергетичних рівнів. Електронна конфігурація атома технеція

Елемент технецій, Te,знаходиться у 5-му періоді таблиці Менделлєєва, про що ми раніше говорили. Отже, кількість енергетичних рівнів – 5. Тепер слід сказати про таке:

• 1) Нами не була згадана важлива річ – а саме те, що на першому енергетичному рівні може перебувати 2 електрони; на другому -8; на третьому - 18 і т.д.
• 2) На кожному енергетичному рівні (крім першого) є кілька орбіталей, що відрізняються за формою та енергією. Число орбіталей кожного виду по-різному: s-орбіталь - одна, p-орбіталей - три, d-орбіталей - п'ять, f-орбіталей - сім.
• 3) На кожній орбіталі може бути не більше двох електронів.

Наведемо будову перших трьох енергетичних рівнів, вказавши максимально можливу кількість електронів на орбіталях:

• 1-й рівень: s-орбіталь; 2з.
• 2-й рівень: 1 s-орбіталь + 3 p-орбіталі; 2з + 6з = 8з;
• 3-й рівень: 1 s-орбіталь + 3 p-орбіталі + 5 d-орбіталі; 2з + 6з + 10з = 18з;

Представимо електронну формулу або електронну конфігурацію атома технеції, що показує розподіл електронів за підрівнями:

1s22s22p63s23p63d104s24p64d55s2.

Як бачимо, у разі кількість електронів на рівнях - перших трьох 2, 8, 18 відповідно, але в четвертому і п'ятому - 13 і 2.

Отже, як завжди, потрібно підбити підсумки:

• 1) Число електронів в атомі технеція - 43. Число протонів дорівнює числу електронів - 43, а також заряду ядра - + 43. Число нейтронів - 55.
• 2) Кількість енергетичних рівнів дорівнює номеру періоду – 5.