Открыть главное меню

Технеций

Техне́ций — элемент седьмой группы (по устаревшей классификации — побочной подгруппы седьмой группы), пятого периода периодической системы химических элементов, атомный номер — 43. Обозначается символом Tc (лат. Technetium). 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 могут быть найдены в любой момент времени в земной коре. Природный технеций является продуктом самопроизвольного деления урановой руды и ториевой руды или продуктом захвата нейтронов в молибденовых рудах. Наиболее распространенным природным изотопом является Tc-99. Весь остальной технеций на Земле произведен синтетически как продукт деления урана-235 и других делящихся ядер в ядерных реакторах всех типов (энергетических, военных, исследовательских, пропульсационных 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.

Технеций
← Молибден | Рутений →
43 Mn

Tc

Re
ВодородГелийЛитийБериллийБорУглеродАзотКислородФторНеонНатрийМагнийАлюминийКремнийФосфорСераХлорАргонКалийКальцийСкандийТитанВанадийХромМарганецЖелезоКобальтНикельМедьЦинкГаллийГерманийМышьякСеленБромКриптонРубидийСтронцийИттрийЦирконийНиобийМолибденТехнецийРутенийРодийПалладийСереброКадмийИндийОловоСурьмаТеллурИодКсенонЦезийБарийЛантанЦерийПразеодимНеодимПрометийСамарийЕвропийГадолинийТербийДиспрозийГольмийЭрбийТулийИттербийЛютецийГафнийТанталВольфрамРенийОсмийИридийПлатинаЗолотоРтутьТаллийСвинецВисмутПолонийАстатРадонФранцийРадийАктинийТорийПротактинийУранНептунийПлутонийАмерицийКюрийБерклийКалифорнийЭйнштейнийФермийМенделевийНобелийЛоуренсийРезерфордийДубнийСиборгийБорийХассийМейтнерийДармштадтийРентгенийКоперницийНихонийФлеровийМосковийЛиверморийТеннессинОганесонПериодическая система элементов
43Tc
Hexagonal.svg
Electron shell 043 Technetium.svg
Внешний вид простого вещества
Серебристо-белый радиоактивный металл
Technetium.jpg
Свойства атома
Название, символ, номер Техне́ций / Technetium (Tc), 43
Атомная масса
(молярная масса)
97,9072 а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация [Kr] 4d5 5s2
Радиус атома 136 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус 127 пм
Радиус иона (+7e)56 пм
Электроотрицательность 1,9 (шкала Полинга)
Электродный потенциал 0
Степени окисления от −1 до +7; наиболее устойчива +7
Энергия ионизации
(первый электрон)
 702,2 (7,28) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.) 11,5[1] г/см³
Температура плавления 2430 K (2157 °C, 3915 °F)[1]
Температура кипения 4538 K (4265 °C (7709 °F)[1]
Уд. теплота плавления 23,8 кДж/моль
Уд. теплота испарения 585 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 24 Дж/(K·моль)
Молярный объём 8,5 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки гексагональная
Параметры решётки a=2,737 c=4,391 Å
Отношение c/a 1,602
Температура Дебая 453 K
Прочие характеристики
Теплопроводность (300 K) 50,6 Вт/(м·К)
Номер CAS 7440-26-8
43
Технеций
(98)
4d65s1

ИсторияПравить

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 займет пустующее место под марганцем и будет иметь аналогичные химические свойства. Менделеев дал ему предварительное название ekamanganese (от eka-, санскритское слово для одного), потому что предсказанный элемент был на одно место ниже известного элемента марганец.

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 К. Перрье[es] и Э. Сегре в журнале «Nature», в которой указано, что в этой мишени содержится элемент с атомным номером 43[2]. Название «технеций» новому элементу было предложено первооткрывателями в 1947 году[3][4]. До 1947 года помимо предложенного Д. И. Менделеевым названия «эка-марганец» (т.е., «подобный марганцу») применялось также название «мазурий» (лат. Masurium, обозначение - Ma)[5].

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 98Tc[6]), в спектрах некоторых звёзд S-типа, в частности, хи Лебедя, AA Лебедя, R Андромеды, R Гидры, омикроне Кита и особенно интенсивные линии — у звезды R Близнецов[7], это означало, что технеций присутствует в их атмосферах, и явилось доказательством происходящего в звёздах ядерного синтеза[8], ныне подобные звёзды называются технециевыми звёздами.

Происхождение названияПравить

От др.-греч. τεχνητός — искусственный, отражая пионерское открытие элемента путём синтеза.

Нахождение в природеПравить

На Земле встречается в следовых количествах в урановых рудах, 5⋅10−10 г на 1 кг урана. Методами спектроскопии выявлено содержание технеция в спектрах некоторых звёзд созвездий Андромеды и Кита (технециевые звезды).

ПолучениеПравить

Технеций получают из радиоактивных отходов химическим способом. В России первый технеций был получен в работах Анны Федоровны Кузиной совместно с работниками ПО «Маяк»[9].

Кроме урана-235, технеций образуется при делении нуклидов 232Th, 233U, 238U, 239Pu. Суммарное накопление во всех действующих на Земле реакторах за год составляет более 10 тонн[10].

Физические и химические свойстваПравить

Технеций — радиоактивный переходный металл серебристо-серого цвета с гексагональной решёткой (a = 2,737 Å, с = 4,391 Å). По химическим свойствам технеций близок к марганцу и рению, в соединениях проявляет степени окисления от −1 до +7. При взаимодействии с кислородом образует оксиды Tc2O7 и TcO2, с хлором и фтором — галогениды TcX6, TcX5, TcX4, с серой — сульфиды Tc2S7 и TcS2. Технеций входит в состав координационных и элементоорганических соединений. В ряду напряжений технеций стоит правее водорода, не реагирует с соляной, но легко растворяется в азотной и серной кислотах.

ИзотопыПравить

Основная статья: Изотопы технеция

Радиоактивные свойства некоторых изотопов технеция[11]:

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 2,6⋅106 лет Электронный захват
98 4,2⋅106 лет β
99m 6,04 ч Изомерный переход
99 2,12⋅105 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

ПрименениеПравить

Широко используется в ядерной медицине для исследований мозга, сердца, щитовидной железы, лёгких, печени, жёлчного пузыря, почек, костей скелета, крови, а также для диагностики опухолей[12].

Пертехнетаты (соли технециевой кислоты HTcO4) обладают антикоррозионными свойствами, так как ион TcO4, в отличие от ионов MnO4 и ReO4, является самым эффективным ингибитором коррозии для железа и стали.

Опасность для человекаПравить

С химической точки зрения технеций и его соединения малотоксичны. Опасность технеция вызывается его радиотоксичностью.

Технеций при введении в организм попадает почти во все органы, но в основном задерживается в желудке и щитовидной железе. Поражение органов вызывается его β-излучением с дозой до 0,1 Р/(ч·мг).

При работе с технецием используются вытяжные шкафы с защитой от его β-излучения или герметичные боксы.

ПримечанияПравить

  1. 1 2 3 Technetium: physical properties (англ.). WebElements. Дата обращения 16 августа 2013.
  2. Perrier C., Segrè E. Radioactive Isotopes of Element 43 (англ.) // Nature. — 1937. — Vol. 140. — P. 193—194. — DOI:10.1038/140193b0.
  3. Трифонов Д. Н. От элемента 43 до антипротона // Химия. — 2005. — № 19.
  4. Perrier C., Segrè E. Technetium: The Element of Atomic Number 43 (англ.) // Nature. — 1947. — Vol. 159, no. 4027. — P. 24. — DOI:10.1038/159024a0. — Bibcode1947Natur.159...24P. — PMID 20279068.
  5. Химия // 1941 год. Календарь-справочник / Сост. Е. Лихтенштейн. — М.: ОГИЗ - Государственное социально-экономическое издательство, 1941. — С. 299—303.
  6. Shaviv G. The Synthesis of the Elements: The Astrophysical Quest for Nucleosynthesis and What It Can Tell Us About the Universe. — Springer, 2012. — P. 266.
  7. Paul W. Merrill. Spectroscopic Observations of Stars of Class S (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing (англ.), 1952. — Vol. 116. — P. 21—26. — DOI:10.1086/145589. — Bibcode1952ApJ...116...21M.
  8. 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.
  9. (PDF) Proceedings and selected lectures of the 10th International Symposium on Technetium and Rhenium – Science and Utilization, October 3-6, 2018 - Moscow – Russia, Eds: K. German, X. Gaona, M. Ozawa, Ya. Obruchnikova, E. Johnstone, A. Maruk, M. Chotkowski, I. Troshkina, A. Safonov. Moscow: Publishing House Granica, 2018, 525 p. ISBN 978-5-9933-0132-7 (англ.). ResearchGate. Дата обращения 21 января 2019.
  10. 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
  11. Изотопы технеция. nucleardata. Дата обращения 16 августа 2013. Архивировано 17 августа 2013 года.
  12. И. А. Леенсон. Технеций: что нового. «Химия и жизнь — XXI век», 2008, № 12

СсылкиПравить