Технеций
Дисциплина: Химия и физикаТип работы: Реферат
Тема: Технеций
Технеций
Технеций (лат.
Technetium),
Тс, радиоактивный химический элемент VII группы периодической системы Менделеева, атомный номер 43, атомная масса 98, 9062; металл, ковкий и пластичный.
Технеций стабильных изотопов не имеет. Из радиоактивных изотопов (около 20) практическое значение имеют два:
99Тс и
99mTc с периодами полураспада соответственно Т
1/2 = 2,12 x10
5лет и T
1/2 = 6,04 ч. В природе элемент находится в незначительных количествах - 10
-10 г в 1 т урановой смолки.
Физические и химические свойства.
Металлический Технеций в виде порошка имеет серый цвет (напоминает
Pt); компактный металл (слитки плавленого металла, фольга, проволока) серебристо-серого цвета. Технеций в кристаллическом состоянии имеет гексагональную решётку плотной
упаковки (а = 2,735
, с = 4,391
); в тонких слоях (менее 150
) - кубическую гранецентрированную решётку (а = 3,68 ? 0,0005
); плотность Т. (с гексагональной решёткой) 11,487 г/см
пл 2200 ? 50 ?С;
kип 4700 ?С; удельное
электросопротивление 69 * 10
омxсм (100 ?С); температура перехода в состояние сверхпроводимости
Тс 8,24 К. Технеций
парамагнитен; его магнитная восприимчивость при 25
0С - 2,7 * 10
-4. Конфигурация внешней электронной оболочки атома
Тс 4d
2; атомный радиус 1,358
; ионный радиус Тс
7+ 0,56
По химическим свойствам
Tc близок к
Mn и особенно к
Re, в соединениях проявляет степени окисления от -1 до +7. Наиболее устойчивы и хорошо изучены соединения
Tc в степени окисления +7. При взаимодействии Технеция или его соединений с кислородом образуются окислы Tc
7 и TcO
2, с хлором и фтором -
галогениды ТсХ
6, ТсХ
5, ТсХ
4, возможно образование
оксигалогенидов, например ТсО
3Х (где Х - галоген), с серой - сульфиды Tc
7 и TcS
2. Технеций образует также
технециевую кислоту HTcO
4 и её соли
пертехнаты MеTcO
4 (где
Ме - металл), карбонильные, комплексные и металлорганические соединения. В ряду напряжений Технеций стоит правее водорода; он не реагирует с соляной кислотой любых
концентраций, но легко растворяется в азотной и серной кислотах, царской водке, перекиси водорода, бромной воде.
Получение.
Основным источником Технеция служат отходы атомной промышленности. Выход
99Tc при делении
235U составляет около 6%. Из смеси продуктов деления Технеций в виде
пертехнатов, окислов, сульфидов извлекают экстракцией органическими растворителями, методами ионного обмена, осаждением малорастворимых производных. Металл получают
восстановлением водородом NH
4TcO
4, TcO
2, Tc
7 при 600-1000
0С или электролизом.
Применение.
Технеций - перспективный металл в технике; он может найти применение как катализатор, высокотемпературный и сверхпроводящий материал. Соединения Технеция. -
эффективные ингибиторы коррозии.
99mTc используется в медицине как источник g-излучения. Технеций
радиационноопасен, работа с ним требует специальной герметизированной аппаратуры.
История открытия.
Еще в 1846 году работавший в России химик и минералог Р. Герман нашел в
Ильменских горах на Урале неизвестный ранее минерал, названный им
иттроильменитом. Ученый не успокоился на достигнутом и попытался выделить из него новый химический элемент, который, как он считал, содержится в минерале. Но не успел он
открыть свой
ильмений, как известный немецкий химик Г. Розе, «закрыл» его, доказав ошибочность работ Германа.
Спустя четверть века
ильмений снова появился на авансцене химии - о нем вспомнили как о претенденте на роль «эка - марганца», который должен был занять пустовавшее в периодической системе
место под номером 43. Но репутация
ильмения была сильно «подмочена» работами Г. Розе, и, несмотря на то, что многие его свойства, в том числе и атомный вес, вполне подходили для элемента № 43, Д. И.
Менделеев не стал оформлять ему прописку в своей таблице. Дальнейшие исследования окончательно убедили научный мир в том, что
ильмений может войти в историю химии лишь с печальной славой одного из многочисленных
лжеэлементов.
Поскольку свято место пусто не бывает, претензии на право занять его появлялись одна за другой.
Дэвий,
люций,
ниппоний - все они лопались, словно мыльные пузыри, едва успев появиться на свет.
Но вот в 1925 году немецкие ученые супруги
Ида и Вальтер
Ноддак опубликовали сообщение о том, что ими обнаружены два новых элемента -
мазурий (№ 43) и рений (№ 75). К рению судьба оказалась благосклонной: он тут же был узаконен в правах и незамедлительно занял приготовленную для него резиденцию. А вот к
мазурию фортуна повернулась спиной: ни его первооткрыватели, ни другие ученые не могли научно подтвердить открытие этого элемента. Правда,
Ида
Ноддак заявила, что «в скором времени
мазурий, подобно рению, можно будет покупать в магазинах», но химики, как известно, словам не верят, а других, более убедительных доказательств супруги
Ноддак представить не могли, - список «
лжесороктретьих» пополнился еще одним неудачником.
В этот период некоторые ученые начали склоняться к мысли, что далеко не все элементы, предсказанные Менделеевым, в частности элемент № 43, существуют в природе.
Может быть, их просто нет и незачем понапрасну терять время и ломать копья? К такому выводу пришел даже крупный немецкий химик Вильгельм Прандтль, наложивший «вето» на открытие
мазурия.
Внести ясность в этот вопрос позволила младшая сестра химии - ядерная физика, успевшая уже к тому времени завоевать прочный авторитет. Одна из закономерностей
этой науки (замеченная в 20-х годах советским химиком С. А.
Щукаревым и окончательно сформулированная в 1934 году немецким физиком Г.
Маттаухом) называется правилом
Маттауха -
Щукарева, или правилом запрета.
Смысл его заключается в том, что в природе не могут существовать два стабильных изобара, ядерные заряды которых отличаются на единицу. Другими словами, если у
какого - либо химического элемента есть устойчивый изотоп, то его ближайшим соседям по таблице «категорически запрещается» иметь устойчивый изотоп с тем же массовым числом. В этом
смысле элементу № 43 явно не повезло: его соседи слева и справа - молибден и рутений - позаботились о том, чтобы все стабильные вакансии близлежащих «территорий» принадлежали их
изотопам. А это означало, что элементу № 43 выпала тяжкая доля: сколько бы изотопов он не имел, все они обречены на неустойчивость, и, таким образом, им приходилось непрерывно - днем
и ночью - распадаться, хотели они того или нет.
Резонно предположить,
что когда - то элемент № 43 существовал на Земле в заметных количествах, но постепенно исчез, как утренний туман
. Так почему же в таком случае до
наших дней сохранились уран и торий? Ведь они тоже радиоактивны и, следовательно, с первых же дней своей жизни распадаются, как говорится, медленно, но верно? Но
именно в этом и кроется ответ
на наш вопрос:
уран и торий только потому и сохранились, что распадаются медленно, значительно медленнее, чем другие элементы с естественной радиоактивностью (и все же за время
существования Земли запасы урана в ее природных кладовых уменьшились примерно в сто раз). ...