Технеций как элемент ПСХЭ. Общая характеристика, история, получение. Биологоческая роль для организма

1.

Выполнил: Белоусов А.С
1233
Специально для курса
неорганической химии
Технеций как элемент ПСХЭ. Общая характеристика, история,
получение. Биологоческая роль для организма.

2.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
ЭЛЕМЕНТА
Технеций – хим.элемент VII
группы, V периода с а.н 43
Mn
Tc ) ) ) ) )
2 8 18 13 2
Re
Свойства пр.вещ-ва:
ρ(н.у) = 11,5 г/см3
tпл = 2157C ; 3915F ; 2430К
tкип = 4265С; 7709 ; 4538
λпл= 23,8 кДж/моль
λисп = 585 кДж/моль
Технеций — радиоактивный переходный металл серебристосерого цвета. Самый лёгкий элемент, не имеющий
стабильных изотопов. Первый из синтезированных химических
элементов.

3.

НЕМНОГО ИЗ ИСТОРИИ
ОТКРЫТИЯ
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 «экамарганец»
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. Группа бомбардировала колумбит пучком электронов и
определила присутствие 43-го элемента, изучив рентгеновские
эмиссионные спектрограммы. Команда утверждала, что обнаружила
слабый рентгеновский сигнал на длине волны, создаваемой 43-м
элементом.

4.

НЕМНОГО ИЗ ИСТОРИИ
ОТКРЫТИЯ
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 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
«эка-марганец» (то есть, «подобный марганцу») применялось также
название «мазурий» (лат. Masurium, обозначение — Ma).

5.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.
ПОЛУЧЕНИЕ.
Сейчас технеций получают либо из отходов
переработки ядерного топлива, либо из облученной в
циклотроне молибденовой мишени.
При делении урана, вызванном медленными
99Mo = 99mTc + b– (T
нейтронами, образуются два ядерных осколка – легкий
1/2 = 66 час)
и тяжелый. У образующихся изотопов есть избыток
нейтронов и в результате бета-распада или испускания
99mTc = 99Tc (T
нейтронов они переходят в другие элементы, давая
1/2 = 6 час)
99Tc = 99Ru (стабильный) + 227– (T
5
начало цепочкам радиоактивных превращений.
1/2 = 2,12·10 лет)
235U
+ 1n = 99Mo + 136Sn + 1n
2HTcO4 + 7H2S = Tc2S7 + 8H2O
Отечественная схема переработки отработанных
тепловыделяющих элементов (твэлов) ядерных реакторов
предусматривает их механическое дробление, отделение
металлической оболочки, растворение сердечника в азотной
кислоте и экстракционное выделение урана и плутония. При
этом технеций в форме пертехнетат-иона остается в растворе
вместе с другими продуктами деления.

6.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.
ПОЛУЧЕНИЕ.
Основные физико-химические свойства технеция изучены на изотопе с массовым
числом 99. Технеций – пластичный парамагнитный металл серебристо-серого
цвета. Температура плавления около 2150° C, температура кипения » 4700° C,
плотность 11,487 г/см3. Технеций имеет гексагональную кристаллическую
решетку, в пленках толщиной менее 150Å – кубическую гранецентрированную.
При температуре 8К технеций становится сверхпроводником II рода.
Химическая активность металлического технеция
близка к активности рения – его соседа по подгруппе и
зависит от степени измельченности. Так, компактный
технеций медленно тускнеет во влажном воздухе и не
изменяется в сухом, а порошкообразный быстро
окисляется до высшего оксида:
4Tc + 7O2 = 2Tc2O7
Tc + 7HNO3 = HTcO4 + 7NO2 + 3H2O
Tc + 7Br2 + 4H2O = HTcO4 + 7HBr
При небольшом нагревании технеций реагирует с
серой и галогенами с образованием соединений
Технеция в степени окисления +4 и +6:
Tc + 3F2 = TcF6 (золотисто-желтый)
Tc + 3Cl2 = TcCl6 (темно-зеленый)
Tc + 2Cl2 = TcCl4 (красно-коричневый)
Tc + 2S = TcS2
ТсС. Технеций при 700° C взаимодействует с
углеродом, образуя карбид и растворяется в кислотахокислителях (азотной и концентрированной серной),
бромной воде и перекиси водорода:

7.

ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНЕЦИЯ И
ЕГО СОЕДИНЕНИЙ.
Диоксид технеция TcO2 – важное соединение в
технологической схеме получения технеция
особой чистоты. TcO2 – порошок черного цвета
с плотностью 6,9 г/см3, устойчивый на воздухе
при комнатной температуре. При нагревании
до 300° С диоксид технеция энергично
реагирует с кислородом воздуха (с
образованием Tc2O7), с фтором, хлором и
бромом (с образованием оксогалогенидов). В
нейтральных и щелочных водных растворах
легко окисляется до технециевой кислоты или
ее солей.
4ТcO2 + 3O2 + 2H2O = 4HTcO4
Оксид технеция (VII) Tc2O7 – желто-оранжевое
кристаллическое вещество, легко растворимое в воде с
образованием бесцветного раствора технециевой
кислоты:
Tc2O7 + H2O = 2HTcO4 Tc2O7 является сильным
окислителем и легко восстанавливается даже парами
органических веществ. Служит исходным веществом
для получения соединений технеция.
Пертехнетат аммония NH4TcO4 – бесцветное
вещество, растворимое в воде, промежуточный продукт
при получении металлического технеция.
Сульфид технеция (VII) – труднорастворимое
вещество темно-коричневого цвета, промежуточное
соединение при очистке технеция, при нагревании
разлагается с образованием дисульфида TcS2.

8.

ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНЕЦИЯ И
ЕГО СОЕДИНЕНИЙ.
1. Ингибирование коррозии технецием
Высокая ингибирующая способность пертехнетат-иона впервые была
установлена Картледжем еще в 1955 пертехнетат-ион (как и другие
известные ингибиторы, имеющие структуру MO4 - , где М = Cr, Мо, W)
является наиболее эффективным ингибитором коррозии углеродистой и
нержавеющей стали, причем действие TcO4 - наблюдается даже при
концентрации ~10-5 моль-л -1 при 250°. Предложено также использовать
покрытия из технеция для защиты подводных частей морских судов от
воздействия микроорганизмов
2. Для сверхпроводящих материалов на основе технеция, безусловно, представляет интерес так
называемый «рениевый эффект», заключающийся в одновременном увеличении прочности и
пластичности металла при добавлении Тс или Re. Высокая температура плавления даёт
возможность использовать технеций в высокотемпературных термоэлементах и для
изготовления высокотемпературных термопар.
3.Радионуклид 99Тс используют как постоянный источник β-частиц в различных радионуклидных
приборах. Ввиду отсутствия γ-излучения 99Тс используется для приготовления стандартных
источников βизлучения низкой энергии, применяемых в радиографии, для проверки
радиометрических и дозиметрических приборов, для дефектоскопии, для ионизации газов.

9.

ТЕХНЕЦИЙ В МЕДИЦИНЕ.
• В сфере ядерной медицины 99mТс применяется в
основном в методе сцинтиграфии.
1. Сцинтиграфия - метод функциональной визуализации,
заключающийся во введении в организм радиоактивных
изотопов и получении изображения путём определения
испускаемого ими излучения. Пациенту вводят
радиоиндикатор - препарат, состоящий из молекулывектора и радиоактивного маркера. Молекула-вектор
поглощается определённой структурой организма (орган,
жидкость). Радиоактивная метка служит «передатчиком»:
испускает гамма-лучи, которые регистрируются
гаммакамерой. Количество вводимого
радиофармацевтического препарата таково, что
испускаемое им излучение легко улавливается, но при
этом он не оказывает токсического воздействия на
организм.

10.

ТЕХНЕЦИЙ В МЕДИЦИНЕ.
• 2. Радиофармпрепараты с технецием-99m.
• В современной радиофармацевтической химии
технеций используется для мечения биологически
активных молекул, таких как пептиды, стероиды, и другие
рецептор-распознающих веществ. Важнейшей задачей
при использовании технеция в медицине является синтез
эффективных радиофармацевтических препаратов
99м Тс. Препараты 99м Тс изготавливаются в различных
формах, специфических для определенных органов,
групп органов или систем. Радиофармацевтические
препараты 99м Тс по биологической специфичности
можно разделить на три группы: пертехнетаты Na или К;
комплексы технеция(VII) с различными лигандами;
комплексы технеция(IV) с различными лигандами

11.

ТЕХНЕЦИЙ В МЕДИЦИНЕ.
Пертехнетат натрия накапливается в основном железистых
органах человека: щитовидной железе, гонадах, околоушной
железе и почках. Пертехнетат-ион не биологической
специфичности, и поэтому препараты первой группы могут быть
использованы для диагностики всех органов и систем. Они
выводятся из организма в течение одного дня.
Пентатех (комплекс 99м Тс с диэтилентриаминпентауксусной
кислотой, комплекс с пентацином CaNO3 – ДТПА) для
определения скорости клубочковой фильтрации почек или
визуализации новообразований головного мозга. Пирфотех
(комплекс 99м Тс с пирофосфатом для сцинтиграфии скелета,
костного мозга, печени, селезёнки или острого инфаркта
миокаода), Корен (комплекс 99м Тс на основе сульфида рения
для сцинтиграфии печени, селезенки, костного мозга);
предприятие Диамед выпускает кроме упомянутых выше
препаратов, Технефор (комплекс 99м Tc с оксабифором для
сцинтиграфии скелета) и др.

12.

ТЕХНЕЦИЙ В МЕДИЦИНЕ.
Современная промышленность выпускает более 30 видов
фармпрепаратов, 99mТс применяется в медицине для
диагностики болезней сердца, щитовидной железы и
урологических заболеваний; диагностики рака; для исследования
сократительной способности сердца и поиска очагов ишемии в
миокарде; для диагностики тромбоэмболии лёгочной артерии;
для диагностики переломов, воспалений, опухолей и инфекций
костной ткани, при исследовании центральной и
переферической гемодинамики; для изучения влияния
заболеваний одних органов на другие; для разработки методов
лечения астмы и некоторых других болезней. Исследование
кровоснабжения головного мозга - используется в диагностике
болезни Альцгеймера, некоторых форм деменции,
инфекционных заболеваний. Существуют маркеры,
позволяющие проследить распределение рецепторов некоторых
нейромедиаторов в ткани мозга, например, дофамина, что
можно использовать в диагностике болезни Паркинсона, а также
для диагностики опухолей мозга. В настоящее время 85% всех
диагностических сканов в мире осуществляется с
использованием 99м Тс, что соответствует 20 миллионам
процедур в год.

13.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ