Technetium

Technetium er et grunnstoff med kjemisk symbol Tc og atomnummer 43. Det er det letteste av grunnstoffene uten stabile isotoper. De kjemiske egenskapene for dette sølvgrå overgangsmetallet er en mellomting mellom Rhenium og Mangan, men ligner mest på egenskapene til Rhenium.

Technetium
Basisdata
Navn		Technetium
Symbol		Tc
Atomnummer		43
Utseende		{{{utseende}}}
Plass i periodesystemet
Gruppe		7
Periode		5
Blokk		d
Kjemisk serie		transisjonsmetall
Atomegenskaper
Atomvekt		98 u
Empirisk atomradius		135  pm
Kalkulert atomradius		183  pm
Kovalent atomradius		156  pm
Elektronkonfigurasjon		[Kr] 4d5 5s2
Elektroner per energinivå		2, 8, 18, 13, 2
Oksidasjonstilstander		7
Krystallstruktur		heksagonal
Fysiske egenskaper
Stofftilstand		fast stoff
Smeltepunkt		2 157 °C
Kokepunkt		4 877 °C
Molart volum		8,63·10-6 m³/mol
Tetthet		(ved romtemperatur) 11 496 kg/m³
Fordampningsvarme		585,22 kJ/mol
Smeltevarme		23,81 kJ/mol
Damptrykk		0,0229 Pa ved 2 473 K
Diverse
Elektronegativitet etter Pauling-skalaen		1,9
Spesifikk varmekapasitet		(25 °C) 2,27 J/(kg·K)
Elektrisk ledningsevne		4,42 · 106 S/m
Termisk konduktivitet		(300 K) 50,6 W/(m·K)
SI-enheter & STP er brukt, hvis ikke annet er nevnt. MV = Manglende verdi.

Før grunnstoffet ble oppdaget, var mange av dets egenskaper forutsagt av Dmitrij Mendelejev. Mendelejev hadde merket seg et hull i sitt periodiske system, og kalte selv det manglende grunnstoffet for eka-mangan. I 1937 ble technetium det første grunnstoffet som ble oppdaget ved kunstig framstilling ved hjelp av kjernekjemi. Det er også fra sin kunstige opprinnelse det har sitt navn, som stammer fra det greske ordet for kunstig, technetos (τεχνητος). I dag vet vi at technetium også finnes i små, men målbare mengder som et resultat av naturlige fisjonsprosesser i uranmalm, og fra nøytronoppfanging i molybdenmalm. Det meste av technetiumet som produseres på jorden i dag er et biprodukt fra fisjonsprosesser av Uran-235, og det blir trukket ut fra brenselstavene som blir benyttet i atomreaktorer. De lengstlevende isotopene av technetium har en halveringstid på 4,2 millioner år, så da det ble oppdaget technetium i røde kjemper i 1952, støttet det opp under teorien om at stjerner kan produsere tyngre grunnstoffer.

Egenskaper

Technetiumatomets elektronskall

Fysiske egenskaper

Technetium er et sølvgrått, radioaktivt metall, med et utseende som minner om platina. Det opptrer imidlertid vanligvis som grått pulver når det anskaffes. Det har karakteristiske spektrallinjer ved 363 nm, 403 nm, 410 nm, 426 nm, 430 nm og 485 nm.

Dets plassering (vertikalt) i det periodiske system er mellom mangan og rhenium, og i henhold til den periodiske lov er technetiums egenskaper forutsagt å være en mellomting av egenskapene til disse grunnstoffene. Både smeltepunkt og kokepunkt ligger i området mellom tilsvarende verdier for henholdsvis mangan og rhenium.

Dette grunnstoffet er, i likhet med promethium, uvanlig blant de lettere grunnstoffene, da det kun er disse to grunnstoffene som ikke har noen stabile isotoper, og samtidig er etterfulgt av grunnstoffer med stabile isotoper. Technetium er derfor ekstremt sjeldent på jorden. Technetium spiller ingen naturlig rolle biologisk sett, og man finner vanligvis ikke technetium i menneskekroppen.

Kjemiske egenskaper

Metallisk technetium oksiderer sakte i fuktig luft. Dets oksider er TcO₂ og Tc₂O₇. Vanlige oksidasjonstilstander for technetium inkluderer 0, +2, +4, +5, +6 og +7. I pulverform vil technetium kunne brenne i oksygen. Det lar seg løse opp i kongevann, salpetersyre (HNO₃) og konsentrert svovelsyre (H₂SO₄), men det er ikke løselig i saltsyre (HCl(aq)) og flussyre (HF(aq)).

CAS-nummer: 7440-26-8

Bruksområder

Innen nukleærmedisin

Den kortlivede isotopen technetium-99m (^99mTc (halveringstid: 6,02 timer)) er en mye brukt tracer innen nukleærmedisin. Ettersom techentium kan bindes kjemisk til mange biologiske aktive molekyl, og ^99mTc sender ut gammastråling, kan man ta bilder av indre organer ved hjelp av gammascintigrafi og finne ut hvor i kroppen technetium-99m blir konsentrert. Slik kan blant annet kreftsvulster oppdages.

Kjemisk

Akkurat som rhenium og palladium kan technetium brukes som en katalysator i kjemiske prosesser. I enkelte kjemiske prosesser, for eksempel til dehydrogenisering av isopropanol, er technetium en langt mere effektiv katalysator enn både rhenium og palladium. Stoffets radioaktivitet er selvsagt et stort problem når det gjelder å finne sikre bruksområder.

Under enkelte omstendigheter kan små konsentrasjoner (5×10⁻⁵ mol/l) av pertechnetationer tilsettes vann som en effektiv rustbeskytter for stål.

Historie

Søken etter grunnstoff 43

Dmitrij Mendelejev forutså technetiums egenskaper før grunnstoffet ble oppdaget.

Mendelejevs utgivelse av det periodiske system i 1869 skjøt fart i oppdagelsen av nye grunnstoffer. I sitt periodiske system merket han av åpninger i tabellen, og forutså at noen til da uoppdagede grunnstoff hadde de egnede egenskapene til å fylle hullene. Blant grunnstoffene som ble oppdaget med hjelp av det periodiske system, var gallium (1875), scandium (1879) og germanium (1882).

I en rekke år var det fortsatt en åpen plass i det periodiske system mellom molybden (grunnstoff 42) og ruthenium (grunnstoff 44). Mange forskere ivret etter å oppdage det nye grunnstoffet, som etter plasseringen i periodesystemet å dømme, skulle være tilsynelatende lettere å oppdage enn andre uoppdagede grunnstoff.

Påståtte oppdagelser

Det kom stadig rapporter om oppdagelsen av grunnstoff nummer 43, men rapportene kunne ikke bekreftes. I 1877 rapporterte den russiske kjemikeren Serge Kern om oppdagelsen av et nytt grunnstoff fra platinamalm. Kern navnga det nye grunnstoffet 'davyum', etter den britiske kjemikeren Humphry Davy, men det viste seg å være en blanding av iridium, rhodium og jern. Lucium ble "oppdaget" i 1896, men ble etterhvert fastslått å være yttrium.

I 1908 fant den japanske kjemikeren Masataka Ogawa det han trodde var bevis for at grunnstoff 43 befant seg i mineralet thorianitt. Ogawa gav mineralet navnet 'nipponium' etter Nippon (det japanske navnet på Japan).

Ida Noddack

I 1925 kunne de tyske kjemiskerne Walter Noddack, Otto Berg og Ida Tacke (senere Noddack) rapportere om oppdagelsen av grunnstoff nummer 75 og grunnstoff nummer 43. De ga grunnstoff nummer 43 navnet 'masurium'. Forskerteamet bomarderte mineralet columbitt med en elektronstråle, og konkluderte med eksistensen av grunnstoff 43 ut fra diffraksjonen fra prøven. Bølgelengden av røntgenstrålen som oppstår ved bombardering av elektroner har sammenheng med atomnummer, noe som framgår av en formel avledet av Henry Moseley i 1913. Forskningsteamet hevdet at de oppdaget en svak røntgenstråle med en bølgemengde som tilsvarer det grunnstoff 43 ville ha sendt ut. Samtidige forskere kunne ikke gjenta forsøket, så oppdagelsen ble ansett som feilaktig i mange år.

I 1998 kjørte John T. Armstrong ved National Institute of Standards and Technology datasimuleringer av forsøket i 1925, og oppnådde resultater lik de det tyske forskerteamet oppnådde. Han hevdet likhetene ble ytterlige bekreftet av arbeid publisert av David Curtis og kolleger fra Los Alamos National Laboratory, som kunne måle mindre mengder naturlige forekomster av technetium i uranmalm.

Resultatene fra det tyske forskerteamets forsøk har imidlertid aldri blitt gjentatt, og de var ikke i stand til å isolere noe av grunnstoff 43. Det pågår fortsatt en debatt om hvorvidt grunnstoffet faktisk ble oppdaget i 1925. Det er lite sannsynlig at grunnstoffet skulle skifte navn på et så sent tidspunkt, selv om oppfatningen av at de oppdaget grunnstoffet skulle få en bredere aksept.

Oppdagelsen

Oppdagelsen av grunnstoff 43 ble endelig bekreftet i 1937 gjennom et eksperiment gjennomført av Carlo Perrier og Emilio Segrè, ved å bombardere molybden med deuteron.

Isotoper

Technetium er et av de to grunnstoffene blant de 82 første i det periodiske system som ikke har noen stabile isotoper. Det er også det letteste (det med lavest atomnummer) av alle grunnstoffene uten stabile isotoper. De mest stabile isotopene er ⁹⁸Tc, med en halveringstid på 4,2 mill. år, ⁹⁷Tc med en halveringstid på 2,6 mill. år og ⁹⁹Tc med en halveringstid på ca. 211100 år.

22 andre isotoper har blitt beskrevet, med atommasse fra 87,933 for ⁸⁸Tc til 112,931 for¹¹³Tc. De fleste av disse har en halveringstid på mindre enn en time. Unntakene er, med halveringstiden i parentes, ⁹³Tc (2,75 timer), ⁹⁴Tc (4,883 timer), ⁹⁵Tc (20 timer) og ⁹⁶Tc (4,28 dager).

Technetium innehar også en rekke metatilstander. ^97mTc er den mest stabile, med en halveringstid på 90,1 dager (0,097 MeV), fulgt av ^95mTc (61 dager; 0,038 MeV) og ^99mTc (6,01 timer; 0,143 MeV). ^99mTc utstråler kun gammastråling, og brytes etterhvert ned til ⁹⁹Tc.

Litteratur

• Schwochau, Klaus, Technetium, Wiley-VCH (2000), ISBN 3-527-29496-1

Eksterne lenker

• WebElements.com – Technetium
• Artikkel av American Chemical Society som omhandler muligheten for at technetium ble oppdaget allerede i 1925