ტექნეციუმი

ტექნეციუმი არის ქიმიური ელემენტი, ატომური ნომრით 43, მისი სიმბოლოა Tc. იგი წარმოადგენს ქიმურ ელემენტს უმცირესი წონით, რომელსაც არ გააჩნია არც ერთი სტაბილური იზოტოპი, მისი ყოველი ფორმა რადიოაქტიურია. ტექნეციუმი სინთეზურად და ბუნებაში გვხვდება ძალიან უმნიშვნელო რაოდენობით. ბუნებაში ტექნეციუმი გვხვდება, როგორც ურანის საბადოს სპონტანური დაშლის პროდუქტი ან მოლიბადენიუმის საბადოზე ნეიტრონების მოქმედებით. იგი წარმოადგენს მოვერცხლისფრო-რუხი ფერის გარდამავალ მეტალს და ქიმიური თვისებებით ახლოსაა მანგანუმსა და რენიუმთან.

ტექნეციუმის თვისებები, ამ ელემენტის აღმოჩენამდე ნაწინაწარმეტყველები იყო დიმიტრი მენდელეევის მიერ, რომელმაც პერიოდულ სისტემაში გამოტოვა ადგილი უცნობი ელემენტისათვის და მას უწოდა ”ეკამანგანუმი”. 1937 წელს ტექნეციუმი (ტექნეციუმ-37 იზოტოპი) გახდა პირველად ხელოვნურად მიღებული ელემენტი, საიდანაც წარმოდგა მისი სახელი ტექნიკური ანუ ხელოვნური.

მისი ხანმოკლე არსებობის, g-სხივების გამომყოფი ბირთვული იზომერი - ტექნეციუმ-99-მეტა, ძირითადად გამოიყენება ბირთვულ მედიცინაში დიაგნოსტიკური ტესტირებისათვის. ტექნეციუმ-99 გამოიყენება, როგორც b-ნაწილაკების წყარო. მისი დღეგრძელი ორი იზოტოპი კომერცილად მიიღება, ბირთვულ რეაქტორში ურან-235-ის დაშლით. 1952 წელს წითელ გიგანტზე, რომელიც მილიონი წლისაა, (ტექნეციუმ-98)-ის აღმოჩენამ (რადგანაც მის არც ერთ იზოტოპს არა აქვს ნახევარდაშლის პერიოდი 4.2 მილიონ წელზე მეტი ) გაამყარა თეორია, რომ ვარსკვლავებზე შეიძლება წარმოიქმნას მძიმე ელემენტები.

ისტორია

1860 წლიდან 1871 წლამდე პერიოდულ სისტემაში დიმიტრი მენდელეევმა ადგილი მოლიბდენსა (42 ელემენტი) და რუტენიუმს (44 ელემენტი) შორის. 1871 წელს მან იწინასწარმეტყველა, რომ ეს გამოტოვებული ქიმიური ელემენტი დაიწერდა ადგილს მანგანუმის ქვემოთ და ამდენად იგი მსგავსი იქნებოდა მანგანუმისა. ამ ელემენტს მენდელეევმა უწოდა ”ეკამანგანუმი”.

1937 წელს კ. პერიმ და ე. სეგრამ მოლიბდენის ატომის ბირთვის დეიტრონებით დაბომბვა და პირველად მიიღეს ტექნეციუმი საკმაოდ მცირე რაოდენობით. იგი წარმოადგენდა პირველ ხელოვნურად მიღებულ ელემენტს.

დახასიათება

ფიზიკური თვისებები

ტექნეციუმი მოვერცხლისფრო-რუხი ფერის რადიოაქტიური მეტალია, რომელიც გარეგნულად ჰგავს პლატინას. იგი ჩვეულებრივ მიიღება მონაცისფრო ფხვნილის სახით. ატომური ტექნეციუმისათვის დამახასიათებელია გამოსხივების ზოლები შემდეგ ტალღის სიგრძეზე: 363.3 ნმ, 403.1 ნმ, 426.2 ნმ, 429.7 ნმ და 485.3 ნმ.

სუფთა ტექნეციუმს აქვს ჰექსაგონალური კრისტალური მესერი, თხელ ფენებში წახნაგცენტრირებული ფორმით. მისი მეტალური ფორმა (სუსტად) პარამაგნიტურია. სუფთა მეტალური ტექნეციუმის მონოკრისტალი ხდება ზეგამტარი 7.46 K ტემპერატურაზე დაბლა. ტექნეციუმის სიმკვრივე r = 11.480გ/სმ³, Tლღ = 2200°C, Tდუღ = 4600°C.

ქიმიური თვისებები

ტექნეციუმს პერიოდული სისტემის მეშვიდე ჯგუფში უჭირავს ადგილი მანგანუმსა და რენიუმს შორის. პერიოდულობის კანონის თანახმად, მისი ქიმიური თვისებები არის შუალედური ამ ორ ელემენტს შორის, რომელთაგან ტექნეციუმი უფრო ემსგავსება რენიუმს, განსაკუთრებით მისი ქიმიური ინერტულობით და ტენდენციით, წარმოქმნას კოვალენტური ბმები. მანგანუმისაგა განსხვავებით, ტექნეციუმი ადვილად არ წარმოქმნის კათიონს. ტექნეციუმის გავრცელებული ჟანგვითი რიცხვია +4, +5 და +7. იგი იხსნება სამეფო წყალში, აზოტმჟავაში და კონცენტრირებულ გოგირდმჟავაში, მაგრამ არ იხსნება არც ერთი კონცენტრაციის ქლორწყალბადმჟავაში.

ჰიდრიდები და ოქსიდები

ტექნეციუმის ურთიერთქმედებით წყალბადთან, წარმოიქმნება უარყოფითად დამუხტულიჰიდრიდ იონი [TcH₉]²−, რომელსაც გააჩნია [ReH₉]²−-ის მსგავსი კრისტალური სტრუქტურა, იგი წარმოადგენს ტრიგონალურ პრიზმს, რომლის ცენტრშიც მოთავსებულია ტექნეციუმის ატომი და კუთხეებში კი - ექვსი წყალბადის ატომი, დანარჩენი სამი წყალბადი წარმოქმნის სამკუთხედს, რომელიც კვეთს პრიზმას მის ცენტრში.

ამ კონპლექსის კოორდინაციული რიცხვია 9 (იგულისხმება, რომ ტექნეციუმის ატომს აქვს ცხრა მეზობელი), რომელიც წარმოადგენს უმაღლესს ტექნეციუმის კომპლექსისათვის. კომპლექსში ორი წყალბადის ატომი შეიძლება ჩაინაცვლოს ნატრიუმის (Na⁺) ან კალიუმის (K⁺) იონებით.

ტექნეციუმის მეტალური ფორმა ჰაერზე მსუბუქად შავდება. მისი ფხვნილისებრი ფორმა იწვის ჟანგბადში. ცნობილია მისი ორი ოქსიდი: TcO₂ და Tc₂O₇. დაჯანგვის პირობებში, როდესაც ატომები კარგავს ელექტრონებს, მიიღება ტექნეციუმ(VII), ტექნეცატ იონის -TcO−⁴ სახით.

400 – 450 °C ტემპერატურაზე ტექნეციუმის ოქსიდები წარმოქმნიან მკრთალ-ყვითელ ჰეპტოქსიდს.

4 Tc + 7 O₂ → 2 Tc₂O₇

სადაც Tc-O ბმის სიგრძეა 167 -184 პიკომეტრი, ხოლო O-Tc-O კუთხე შეადგენს 180°.

ტექნეციუმ ჰეპტოქსიდი წარმოადგენს ნატრიუმისპერტექნეტატის პრეკურსორს.

Tc₂O₇ + 2 NaOH → 2 NaTcO₄ + H₂O

შავი ფერის ტექნეციუმ დიოქსიდი (TcO₂) შეიძლება მივიღოთ ჰეპტოქსიდის ტექნეციუმით ან წყალბადით აღდგენით.

პერტექნიტ მჟავა (HTcO₄) მიიღება Tc₂O₇-ის ურთიერტქმედებით წყალტან ან დამჟანგველ მჟავებთან, მაგალიტად, აზოტმჟავასთან, გოგირდმჟავასთან, სამეფო წყალტან აზოტმჟავისა და ქლორწყალბადმჟავის ნარევთან.შედეგად მიიღება მუქი წითელი, ჰიგროსკოპული (წყალმშთანთქმელი) ნივთიერება, რომელიც წარმოადგენს მჟავას და ადვილად იძლევა პროტონებს.

დარცენილი პერტექნატ იონი TcO₄− წარმოადგენს ტეტრაედრს, რომლის ცენტრში არის ტექნეციუმის ატომი, ხოლო კუთხეებში კი ჟანგბადის ატომი. განსხვავებით პერმანგანატისაგან (MnO₄−), იგი წარმოადგენს სუსტ დფამჟანგველ აგენტს.

პერტექნატი ხშირად გამოიყენება წყალში ხსნადი Tc-ის იზოტოპების, როგორიცაა ⁹⁹მეტაTc და აგრეთვე კატალიზატორის მისაღებად.

სულფიდები, სელენიდები, ტელურიდები

ტექნეციუმი წარმოქმნის მრავალ სულფიდს. TcS₂ მიიღება ტექნეციუმის პირდაპირი ურთიერთქმედებით გოგირდტან, ხოლო Tc₂S₇ წარმოიქმნება პერტექნიკმჟავისაგან

2 HTcO₄ + 7 H₂S → Tc₂S₇ + 8 H₂O

ამ რეაქციაში ტექნეციუმი არ აღდგება, როგორც ეს ხდება მანგანუმთან მსგავს რეაქციაში. გაცხელებით ტექნეციუმ ჰეპტასულფიდი იშლება დისულფიდად და ელემენტალურ გოგირდად.

Tc₂S₇ → 2 TcS₂ + 3 S

ანალოგიური რეაქცია გვხვდება სელენთან და ტელურთან.

კლასტერები და ორგანული კომპლექსები

ცნობილია ტექნეციუმის რამოდენიმე სახის დაჯგუფება Tc₄, Tc₆, Tc₈ და Tc₁₃. ყველაზე სტაბილურია Tc₆ და Tc₈ დაჯგუფებები, რომელთაც აქვთ პრიზმის ფორმა, სადაც ტექნეციუმის ატომების ვერტიკალური წყვილი დაკავშირებულია სამმაგი ბმით და პლანარული ატომები კი ერთმაგი ბმით. თითოეული Tc ატომი წარმოქმნის ექვს ბმას, ხოლო დარჩენილი სავალენტო ელექტრონები გაჯერებულია ერთი აქსიალური და ორი ხიდური ლიგანდის ჰალოგენატომებით, როგორიცაა ქლორი ან ბრომი.

ტექნეციუმი წარმოქმნის მრავალ ორგანულ კომპლექსს, რომლებიც კარგადაა სესწავლილი, რადგანაც მათ დიდი მნიშვნელობა აქვთ ბირთვულ მედიცინაში. ტექნეციუმის კარბონილი (Tc₂(CO)₁₀) წარმოადგენს თეთრ, მყარ ნაერთს. მის მოლეკულაში ტექნეციუმის ორი ატომი სუსტადაა დაკავშირებული ერთმანეთთან, ხოლო თითოეული ატომი გარშემოტყმულია ოქტაედრულად. ხუთი კარბონილის ლიგანდით. ტექნეციუმის ატომებს შორის ბმის სიგრძე შეადგენს 303 პიკომეტრს. ორი მეტალური ტექნეციუმის ატომებს მსგავს კარბონილებს წარმოქმნის მანგანუმი და რენიუმი.

ტექნეციუმის კომპლექსები ორგანული ლიგანდებით ჩვეულებრივ გამოიყენებიან ბირთვულ მედიცინაში. იგი შეიცავს უნიკალურ Tc-O ფუნქციურ ჯგუფს, რომელიც ორიენტირებულია მოლეკულის სიბრტყისა, სადაც შეიძლება ჟანგბადის ატომი ჩანაცვლდეს აზოტის ატომით.

იზოტოპები

ტექნეციუმი, ატომური ნომრით (Z) 43, წარმოადგენს ყველაზე დაბალი ნუმერაციის ელემენტს პერიოდულ სისტემაში, რომელიც მხოლოდ რადიოაქტიურია. მეორე რადიოაქტიური ელემენტია პრომეთიუმი - ატომური ნომრით 61. ყველაზე მდგრადი რადიოაქტიური იზოტოპებია: ტექნეციუმ-98 (ნახევარდაშლის პერიოდი 4.2 მილიონი წელი), ტექნეციუმ-97 და ტექნეციუმ-99 (ნახევარდაშლის პერიოდი 211.000 წელი). ოცდაათი დანარჩენი რადიოიზოტოპი შეიძლება დახასიათდეს მასით 85-დან 118-მდე, რომელტაგან უმეტესობის ნახევარდაშლის პერიოდი ერთ საატზე ნაკლებია. გამონაკლისია ტექნეციუმ-93 (ნახევარდაშლის პერიოდი 2.73 საათი), ტექნეციუმ-94 (ნახევარდაშლის პერიოდი 4.88 საათი), ტექნეციუმ-95 (ნახევარდაშლის პერიოდი 20 საათი) და ტექნეციუმ-96 (ნახევარდაშლის პერიოდი - 4.3 დღე).

გავრცელება და წარმოება

დედამიწის ქერქში ტექნეციუმი გვხვდება მხოლოდ ურანის საბადოს სპონტანური დაშლის დროს. 1კგ. ურანი შეიცავს მხოლოდ 1 ნანოგრამ (10^-9გ) ტექნეციუმს. ზოგიერტ წითელ გიგანტურ ვარსკვლავზე აღმოცენილია ტექნეციუმის არსებობა. ეს წითელი გიგანტები ცნობილია, როგორც ტექნეციუმის ვარსკვლავები.

ტექნეციუმ-99 (⁹⁹₄₃Tc) მიიღება როგორც ურან-235 (²³⁵₉₂U), ასევე პლუტონიუმ-239-ის დაშლით. მსოფლიო მარაგის 2/3 მოდის კნადასა და ნიდერლანდებში.

გამოყენება

ბირთვული მედიცინა და ბიოლოგია

ტექნეციუმ-99 გამოიყენება სამედიცინი ტესტების რადიოაქტიულ იზოტოპებში, მაგალითად, რადიოაქტიული კვალის სახით იგი აღმოჩენილი იქნა ადამიანის ოარგანიზმში. ტექნეციუმ-99 წარმოადგენს b-სტანდარტს რადიომერტიასა და დოზიმეტრიაში.

ტექნეციუმმა გამოყენება ჰპოვა, როგორც კოროზიის ინჰიბიტორმა. განსაკუთრებული ანტიკოროზიული მედეგობის გამო ტექნეციუმი გამოიყენება, როგორც კონსტრუქციული მასალა რეაქტორების და ზუსტი ხელსაწყოების მშენებლობაში. მარალი ლღობის ტემპერატურა საშუალებას იძლევა ტექნეციუმი გამოყენებულ იქნეს მაღალტემპერატურულ თერმოელემენტებში.

რენიუმის და პალადიუმის მსგავსად, ტექნეციუმი გამოიყენება კატალიზატორად. ზოგიერთ რეაქციაში, მაგალიტად, იზოპროპილის სპირტის დეჰიდრირებისას იგი გაცილებით ეფექტური კატალიზატორია, ვიდრე რენიუმი ან პალადიუმი.

მასალა მომზადებულია www.wikipedia.com -ის მიხედვით