Chemisches Element Technetium. Technetium Tc. In der Natur sein
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TECHNETIUM– Technetium (lat. Technetium, Symbol Tc) – Element 7 (VIIb) der Gruppe des Periodensystems, Ordnungszahl 43. Technetium ist das leichteste der Elemente des Periodensystems, die keine stabilen Isotope haben, und das erste künstlich gewonnene Element . Bisher wurden 33 Technetiumisotope mit den Massenzahlen 86–118 synthetisiert, von denen die stabilsten 97 Tc (Halbwertszeit 2,6 · 10 6 Jahre), 98 Tc (1,5 · 10 6) und 99 Tc (2,12 · 10 5) sind Jahre).
In Verbindungen weist Technetium Oxidationsstufen von 0 bis +7 auf, wobei die siebenwertige Stufe die stabilste ist.
Geschichte der Entdeckung des Elements.
Die gezielte Suche nach Element Nr. 43 begann mit der Entdeckung des Periodengesetzes durch D. I. Mendeleev im Jahr 1869. Im Periodensystem waren einige Zellen leer, da die ihnen entsprechenden Elemente (darunter das 43. - Ecamangan) noch nicht bekannt waren . Nach der Entdeckung des Periodengesetzes kündigten viele Autoren die Isolierung eines Analogons von Mangan mit einem Atomgewicht von etwa einhundert aus verschiedenen Mineralien an und schlugen Namen dafür vor: Davy (Kern, 1877), Lucium (Barrier, 1896) und Nipponium (Ogawa, 1908), aber alle diese Berichte wurden nicht weiter bestätigt.
In den 1920er Jahren begann eine Gruppe deutscher Wissenschaftler unter der Leitung von Professor Walter Noddack mit der Suche nach Ekamangan. Nachdem sie die Muster der Veränderungen in den Eigenschaften von Elementen über Gruppen und Perioden hinweg verfolgt hatten, kamen sie zu dem Schluss, dass Element Nr. 43 in seinen chemischen Eigenschaften nicht viel näher an Mangan, sondern an seinen Nachbarn in dieser Periode liegen sollte: Molybdän und Osmium. Daher war es notwendig, in Platin- und Molybdänerzen danach zu suchen. Die experimentelle Arbeit von Noddacks Gruppe dauerte zweieinhalb Jahre, und im Juni 1925 berichtete Walter Noddack über die Entdeckung der Elemente Nr. 43 und Nr. 75, die als Masurium und Rhenium bezeichnet werden sollten. 1927 wurde die Entdeckung von Rhenium endgültig bestätigt und alle Kräfte dieser Gruppe konzentrierten sich auf die Isolierung von Masurium. Ida Noddack-Tacke, eine Angestellte und Ehefrau von Walter Noddack, erklärte sogar, dass „Masurium, wie Rhenium, bald in Geschäften erhältlich sein wird“, aber eine solch voreilige Aussage sollte nicht wahr werden. Der deutsche Chemiker W. Prandtl zeigte, dass das Ehepaar Verunreinigungen mit Masurium verwechselte, die nichts mit Element Nr. 43 zu tun hatten. Nach dem Scheitern der Noddaks begannen viele Wissenschaftler an der Existenz des Elements Nr. 43 in der Natur zu zweifeln.
Bereits in den 1920er Jahren bemerkte ein Mitarbeiter der Leningrader Universität S.A. Shchukarev ein bestimmtes Muster in der Verteilung radioaktiver Isotope, das schließlich 1934 vom deutschen Physiker G. Matthauch formuliert wurde. Nach der Mattauch-Shchukarev-Regel können in der Natur keine stabilen Isotope mit gleichen Massenzahlen und Kernladungen vorkommen, die sich um eins unterscheiden. Mindestens einer davon muss radioaktiv sein. Element Nr. 43 liegt zwischen Molybdän (Atommasse 95,9) und Ruthenium (Atommasse 101,1), alle Massenzahlen von 96 bis 102 sind jedoch mit stabilen Isotopen besetzt: Mo-96, Mo-97, Mo-98, Ru-99 , Mo-100, Ru-101 und Ru-102. Daher kann Element Nr. 43 keine nichtradioaktiven Isotope haben. Das bedeutet jedoch nicht, dass es nicht auf der Erde zu finden ist: Denn auch Uran und Thorium sind radioaktiv, haben aber aufgrund ihrer langen Halbwertszeit bis heute überlebt. Und doch haben sich ihre Reserven während der Existenz der Erde (ca. 4,5 Milliarden Jahre) um das Hundertfache verringert. Einfache Berechnungen zeigen, dass ein radioaktives Isotop nur dann in nennenswerten Mengen auf unserem Planeten verbleiben kann, wenn seine Halbwertszeit 150 Millionen Jahre überschreitet. Nachdem die Suche von Noddaks Gruppe gescheitert war, schwand die Hoffnung, ein solches Isotop zu finden, praktisch dahin. Man weiß heute, dass das stabilste Technetium-Isotop eine Halbwertszeit von 2,6 Millionen Jahren hat. Um die Eigenschaften des Elements Nr. 43 zu untersuchen, war es daher notwendig, es neu zu erschaffen. Der junge italienische Physiker Emilio Gino Segre übernahm 1936 diese Aufgabe. Die grundsätzliche Möglichkeit der künstlichen Erzeugung von Atomen wurde bereits 1919 vom großen englischen Physiker Ernest Rutherford demonstriert.
Nach seinem Abschluss an der Universität Rom und einem vierjährigen Militärdienst arbeitete Segre im Labor von Enrico Fermi, bis er das Angebot erhielt, die Abteilung für Physik an der Universität Palermo zu leiten. Als er dorthin ging, hoffte er natürlich, seine Arbeit auf dem Gebiet der Kernphysik fortsetzen zu können, aber das Labor, in dem er arbeiten sollte, war sehr bescheiden und förderte keine wissenschaftlichen Errungenschaften. 1936 unternahm er eine Geschäftsreise in die USA, in die Stadt Berkeley, wo seit mehreren Jahren am University of California Radiation Laboratory der weltweit erste Beschleuniger für geladene Teilchen, das Zyklotron, in Betrieb war. Während seiner Arbeit in Berkeley kam ihm die Idee, eine Molybdänplatte zu analysieren, die dazu diente, einen Strahl aus Deuteriumkernen, einem schweren Wasserstoffisotop, abzulenken. „Wir hatten guten Grund zu der Annahme“, schrieb Segre, „dass Molybdän, nachdem es mit Deuteronen beschossen wurde, sich in Element Nummer 43 verwandeln sollte …“ Tatsächlich gibt es im Kern eines Molybdänatoms 42 Protonen und im Deuterium Kern - 1. Wenn diese Teilchen sich verbinden könnten, würden sie den Kern des 43. Elements erhalten. Natürliches Molybdän besteht aus sechs Isotopen, was bedeutet, dass in der bestrahlten Platte mehrere Isotope des neuen Elements vorhanden sein könnten. Segre hoffte, dass zumindest einige von ihnen langlebig genug waren, um auf der Platte zu überleben, nachdem er nach Italien zurückgekehrt war, wo er nach Element Nr. 43 suchen wollte. Die Aufgabe wurde noch dadurch erschwert, dass das Molybdän zur Herstellung des Ziels verwendet wurde nicht speziell gereinigt wurde, und es könnte zu Kernreaktionen mit Verunreinigungen in der Platte kommen.
Der Leiter des Strahlungslabors, Ernest Lawrence, erlaubte Segre, die Platte mitzunehmen, und am 30. Januar 1937 begannen Emilio Segre und der Mineraloge Carlo Perrier in Palermo mit der Arbeit. Zunächst stellten sie fest, dass die mitgebrachte Molybdänprobe Betateilchen emittierte, was bedeutet, dass darin zwar radioaktive Isotope vorhanden waren, sich aber unter ihnen das Element Nr. 43 befand, da die Quellen der nachgewiesenen Strahlung Isotope von Zirkonium, Niob und Ruthenium sein könnten , Rhenium, Phosphor und Molybdän selbst ? Um diese Frage zu beantworten, wurde ein Teil des bestrahlten Molybdäns in Königswasser (einer Mischung aus Salz- und Salpetersäure) gelöst, radioaktiver Phosphor, Niob und Zirkonium chemisch entfernt und anschließend Molybdänsulfid ausgefällt. Die verbleibende Lösung war noch radioaktiv, sie enthielt Rhenium und möglicherweise Element Nr. 43. Nun blieb das Schwierigste – diese beiden Elemente mit ähnlichen Eigenschaften zu trennen. Segre und Perrier haben diese Aufgabe gemeistert. Sie fanden heraus, dass ein Teil der Aktivität in der Lösung verblieb, wenn Rheniumsulfid mit Schwefelwasserstoff aus einer konzentrierten Salzsäurelösung ausgefällt wurde. Nach Kontrollexperimenten zur Trennung der Isotope von Ruthenium und Mangan wurde klar, dass Betateilchen nur von Atomen eines neuen Elements emittiert werden konnten, das Technetium genannt wurde, abgeleitet vom griechischen Wort tecnh ós – „künstlich“. Dieser Name wurde schließlich auf einem Chemikerkongress im September 1949 in Amsterdam genehmigt. Die gesamten Arbeiten dauerten mehr als vier Monate und endeten im Juni 1937, wodurch nur 10–10 Gramm Technetium gewonnen wurden.
Obwohl Segre und Perrier Spuren des Elements Nr. 43 in ihren Händen hatten, konnten sie dennoch einige seiner chemischen Eigenschaften bestimmen und die auf der Grundlage des Periodengesetzes vorhergesagte Ähnlichkeit zwischen Technetium und Rhenium bestätigen. Es ist klar, dass sie mehr über das neue Element wissen wollten, aber um es zu untersuchen, brauchten sie Gewichte von Technetium, und das bestrahlte Molybdän enthielt zu wenig Technetium, also mussten sie einen geeigneteren Kandidaten für die Bereitstellung dieses Elements finden. Ihre Suche war 1939 von Erfolg gekrönt, als O. Hahn und F. Strassmann entdeckten, dass die „Bruchstücke“, die bei der Spaltung von Uran-235 in einem Kernreaktor unter dem Einfluss von Neutronen entstanden, erhebliche Mengen des langlebigen Isotops enthielten 99 Tc. Im folgenden Jahr gelang es Emilio Segre und seinem Mitarbeiter Wu Jianxiong, es in seiner reinen Form zu isolieren. Auf jedes Kilogramm solcher „Fragmente“ kommen bis zu zehn Gramm Technetium-99. Anfangs war Technetium, das aus Abfällen von Kernreaktoren gewonnen wurde, sehr teuer, tausende Male teurer als Gold, doch die Kernenergie entwickelte sich sehr schnell und bis 1965 sank der Preis des „synthetischen“ Metalls auf 90 Dollar pro Gramm, seine weltweite Produktion betrug 1965 nicht mehr in Milligramm berechnet, sondern in Hunderten von Gramm. Mit solchen Mengen dieses Elements konnten Wissenschaftler die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Technetium und seinen Verbindungen umfassend untersuchen.
Technetium in der Natur finden. Trotz der Tatsache, dass die Halbwertszeit (T 1/2) des langlebigsten Technetium-Isotops – 97 Tc – 2,6 Millionen Jahre beträgt, was die Möglichkeit des Nachweises dieses Elements in der Erdkruste völlig auszuschließen scheint, kann Technetium sein infolge nuklearer Reaktionen kontinuierlich auf der Erde gebildet. Im Jahr 1956 schlugen Boyd und Larson vor, dass in der Erdkruste Technetium sekundären Ursprungs vorhanden ist, das entsteht, wenn Molybdän, Niob und Ruthenium durch harte kosmische Strahlung aktiviert werden.
Es gibt eine andere Möglichkeit, Technetium zu bilden. Ida Noddack-Tacke sagte in einer ihrer Veröffentlichungen die Möglichkeit einer spontanen Spaltung von Urankernen voraus, und 1939 bestätigten die deutschen Radiochemiker Otto Hahn und Fritz Strassmann dies experimentell. Eines der Produkte der spontanen Spaltung sind die Atome des Elements Nr. 43. Im Jahr 1961 konnte Kuroda nach der Verarbeitung von etwa fünf Kilogramm Uranerz das Vorhandensein von Technetium in einer Menge von 10 -9 Gramm pro Jahr überzeugend nachweisen Kilogramm Erz.
Im Jahr 1951 vermutete die amerikanische Astronomin Charlotte Moore, dass Technetium in Himmelskörpern vorhanden sein könnte. Ein Jahr später entdeckte der englische Astrophysiker R. Merrill bei der Untersuchung der Spektren von Weltraumobjekten Technetium in einigen Sternen der Sternbilder Andromeda und Cetus. Seine Entdeckung wurde später durch unabhängige Studien bestätigt, und die Menge an Technetium auf einigen Sternen unterscheidet sich kaum vom Gehalt benachbarter stabiler Elemente: Zirkonium, Niob, Molybdän und Ruthenium. Um diesen Sachverhalt zu erklären, wurde vermutet, dass Technetium heute in Sternen durch Kernreaktionen entsteht. Diese Beobachtung widerlegte alle zahlreichen Theorien zur prästellaren Entstehung von Elementen und bewies, dass Sterne einzigartige „Fabriken“ für die Produktion chemischer Elemente sind.
Beschaffung von Technetium.
Heutzutage wird Technetium entweder aus Abfällen der Wiederaufbereitung von Kernbrennstoffen oder aus einem in einem Zyklotron bestrahlten Molybdän-Target gewonnen.
Bei der Uranspaltung, verursacht durch langsame Neutronen, entstehen zwei Kernfragmente – leichte und schwere. Die resultierenden Isotope weisen einen Überschuss an Neutronen auf und wandeln sich infolge des Betazerfalls oder der Emission von Neutronen in andere Elemente um, wodurch Ketten radioaktiver Umwandlungen entstehen. In einigen dieser Ketten werden Technetium-Isotope gebildet:
235 U + 1 n = 99 Mo + 136 Sn + 1 n
99 Mo = 99m Tc + b – (T 1/2 = 66 Stunden)
99m Tc = 99 Tc (T 1/2 = 6 Stunden)
99 Tc = 99 Ru (stabil) + 227 – (T 1/2 = 2,12 10 5 Jahre)
Zu dieser Kette gehört das Isotop 99m Tc, ein Kernisomer von Technetium-99. Die Kerne dieser Isotope sind in ihrer nukleonischen Zusammensetzung identisch, unterscheiden sich jedoch in ihren radioaktiven Eigenschaften. Der 99m-Tc-Kern hat eine höhere Energie und geht, indem er diese in Form eines Quantums g-Strahlung verliert, in den 99-Tc-Kern über.
Technologische Verfahren zur Konzentration von Technetium und zur Trennung von Begleitelementen sind sehr vielfältig. Sie umfassen eine Kombination aus Destillations-, Fällungs-, Extraktions- und Ionenaustauschchromatographieschritten. Das inländische Schema zur Verarbeitung abgebrannter Brennelemente (Brennelemente) von Kernreaktoren sieht deren mechanische Zerkleinerung, Trennung der Metallhülle, Auflösung des Kerns in Salpetersäure und Extraktionstrennung von Uran und Plutonium vor. In diesem Fall bleibt Technetium in Form von Pertechnetat-Ionen zusammen mit anderen Spaltprodukten in Lösung. Durch Durchleiten dieser Lösung durch ein speziell ausgewähltes Anionenaustauscherharz und anschließende Desorption mit Salpetersäure wird eine Lösung von Pertechnetsäure (HTcO 4) erhalten, aus der nach Neutralisation Technetium (VII)-Sulfid mit Schwefelwasserstoff ausgefällt wird:
2HTcO 4 + 7H 2 S = Tc 2 S 7 + 8H 2 O
Zur tieferen Reinigung von Technetium aus Spaltprodukten wird Technetiumsulfid mit einer Mischung aus Wasserstoffperoxid und Ammoniak behandelt:
Tc 2 S 7 + 2NH 3 + 7H 2 O 2 = 2NH 4 TcO 4 + 6H 2 O + 7S
Anschließend wird Ammoniumpertechnetat aus der Lösung extrahiert und durch anschließende Kristallisation entsteht ein chemisch reines Technetiumpräparat.
Metallisches Technetium wird üblicherweise durch Reduktion von Ammoniumpertechnetat oder Technetiumdioxid im Wasserstoffstrom bei 800–1000 °C oder durch elektrochemische Reduktion von Pertechnetaten gewonnen:
2NH 4 TcO 4 + 7H 2 = 2Tc + 2NH 3 + 8H 2 O
Die Isolierung von Technetium aus bestrahltem Molybdän war früher die wichtigste Methode zur industriellen Herstellung des Metalls. Mit dieser Methode wird heute Technetium im Labor gewonnen. Technetium-99m entsteht durch den radioaktiven Zerfall von Molybdän-99. Der große Unterschied in den Halbwertszeiten von 99m Tc und 99 Mo ermöglicht die Verwendung von letzterem für die periodische Isolierung von Technetium. Solche Radionuklidpaare werden als Isotopengeneratoren bezeichnet. Die maximale Anreicherung von 99m Tc im 99 Mo/99m Tc-Generator erfolgt 23 Stunden nach jedem Vorgang der Isotopentrennung vom Stammmolybdän-99, aber nach 6 Stunden beträgt der Technetiumgehalt die Hälfte des Maximums. Dadurch kann Technetium-99m mehrmals täglich isoliert werden. Es gibt drei Haupttypen von 99m-Tc-Generatoren, die auf der Methode zur Trennung des Tochterisotops basieren: Chromatographie, Extraktion und Sublimation. Chromatografische Generatoren nutzen den Unterschied in den Verteilungskoeffizienten von Technetium und Molybdän auf verschiedenen Sorptionsmitteln. Typischerweise wird Molybdän in Form von Molybdat (MoO 4 2–) oder Phosphomolybdat-Ion (H 4 3–) auf einem Oxidträger fixiert. Das angesammelte Tochterisotop wird mit Kochsalzlösung (aus Generatoren für die Nuklearmedizin) oder verdünnten Säurelösungen eluiert. Zur Herstellung von Extraktionsgeneratoren wird das bestrahlte Target in einer wässrigen Lösung aus Kaliumhydroxid oder -carbonat gelöst. Nach der Extraktion mit Methylethylketon oder einer anderen Substanz wird das Extraktionsmittel durch Verdampfen entfernt und das verbleibende Pertechnetat in Wasser gelöst. Die Wirkungsweise von Sublimationsgeneratoren beruht auf dem großen Unterschied in der Flüchtigkeit höherer Oxide von Molybdän und Technetium. Wenn ein erhitztes Trägergas (Sauerstoff) durch eine auf 700–800 °C erhitzte Schicht aus Molybdäntrioxid strömt, wird das verdampfte Technetiumheptoxid in den kalten Teil des Geräts transportiert, wo es kondensiert. Jeder Generatortyp hat seine eigenen charakteristischen Vor- und Nachteile, daher werden Generatoren aller oben genannten Typen hergestellt.
Einfache Substanz.
Die grundlegenden physikalisch-chemischen Eigenschaften von Technetium wurden an einem Isotop mit der Massenzahl 99 untersucht. Technetium ist ein plastisches paramagnetisches Metall von silbergrauer Farbe. Schmelzpunkt ca. 2150° C, Siedepunkt » 4700° C, Dichte 11,487 g/cm 3 . Technetium hat ein hexagonales Kristallgitter und in Filmen mit einer Dicke von weniger als 150 Å ein kubisch-flächenzentriertes Gitter. Bei einer Temperatur von 8 K wird Technetium zum Supraleiter vom Typ II ().
Die chemische Aktivität von metallischem Technetium kommt der Aktivität von Rhenium, seinem Nachbarn in der Untergruppe, nahe und hängt vom Mahlgrad ab. So verblasst kompaktes Technetium in feuchter Luft langsam und verändert sich in trockener Luft nicht, während pulverförmiges Technetium schnell zu einem höheren Oxid oxidiert:
4Tc + 7O 2 = 2Tc 2 O 7
Bei leichtem Erhitzen reagiert Technetium mit Schwefel und Halogenen und bildet Verbindungen in den Oxidationsstufen +4 und +6:
Tc + 3F 2 = TcF 6 (goldgelb)
Tc + 3Cl 2 = TcCl 6 (dunkelgrün)
Tc + 2Cl 2 = TcCl 4 (rotbraun)
und bei 700° C interagiert es mit Kohlenstoff und bildet TcC-Carbid. Technetium löst sich in oxidierenden Säuren (Salpetersäure und konzentrierte Schwefelsäure), Bromwasser und Wasserstoffperoxid:
Tc + 7HNO 3 = HTcO 4 + 7NO 2 + 3H 2 O
Tc + 7Br 2 + 4H 2 O = HTcO 4 + 7HBr
Technetiumverbindungen.
Von größtem praktischem Interesse sind Verbindungen des siebenwertigen und vierwertigen Technetiums.
Technetiumdioxid TcO 2 ist eine wichtige Verbindung im technologischen Schema zur Gewinnung von hochreinem Technetium. TcO 2 ist ein schwarzes Pulver mit einer Dichte von 6,9 g/cm 3, stabil an der Luft bei Raumtemperatur, sublimiert bei 900–1100 °C. Beim Erhitzen auf 300 °C reagiert Technetiumdioxid heftig mit Luftsauerstoff (zu Tc 2). O 7), mit Fluor, Chlor und Brom (unter Bildung von Oxohalogeniden). In neutralen und alkalischen wässrigen Lösungen wird es leicht zu technischer Säure oder ihren Salzen oxidiert.
4TcO 2 + 3O 2 + 2H 2 O = 4HTcO 4
Technetium(VII)-oxid Tc 2Ö 7 – gelb-orange kristalline Substanz, die in Wasser leicht löslich ist und eine farblose Lösung technischer Säure bildet:
Tc 2 O 7 + H 2 O = 2HTcO 4
Schmelzpunkt 119,5° C, Siedepunkt 310,5° C. Tc 2 O 7 ist ein starkes Oxidationsmittel und wird selbst durch Dämpfe organischer Substanzen leicht reduziert. Dient als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Technetiumverbindungen.
Ammoniumpertechnetat NH 4Gesamtbetriebskosten 4 – farblose, wasserlösliche Substanz, ein Zwischenprodukt bei der Herstellung von Metalltechnetium.
Technetium(VII)-sulfid– eine schwerlösliche Substanz von dunkelbrauner Farbe, eine Zwischenverbindung bei der Reinigung von Technetium, die sich beim Erhitzen unter Bildung des Disulfids TcS 2 zersetzt. Technetium(VII)-sulfid wird durch Fällung mit Schwefelwasserstoff aus sauren Lösungen siebenwertiger Technetiumverbindungen gewonnen:
2NH 4 TcO 4 + 8H 2 S = Tc 2 S 7 + (NH 4) 2 S + 8H 2 O
Anwendung von Technetium und seinen Verbindungen. Der Mangel an stabilen Isotopen von Technetium verhindert einerseits seine weit verbreitete Verwendung und eröffnet ihm andererseits neue Horizonte.
Korrosion fügt der Menschheit enormen Schaden zu und „frisst“ bis zu 10 % des gesamten geschmolzenen Eisens. Obwohl Rezepte zur Herstellung von Edelstahl bekannt sind, ist der Einsatz aus wirtschaftlichen und technischen Gründen nicht immer sinnvoll. Einige Chemikalien – Inhibitoren –, die die Metalloberfläche gegenüber Korrosionsmitteln inert machen, tragen dazu bei, Stahl vor Rost zu schützen. Im Jahr 1955 stellte Cartledge die extrem hohe Passivierungswirkung technischer Säuresalze fest. Weitere Untersuchungen haben gezeigt, dass Pertechnetate die wirksamsten Korrosionsinhibitoren für Eisen und Kohlenstoffstahl sind. Ihre Wirkung entfaltet sich bereits bei einer Konzentration von 10 –4 –10 –5 mol/l und hält bis zu 250° C an. Der Einsatz von Technetiumverbindungen zum Schutz von Stahl ist auf geschlossene technologische Systeme beschränkt, um die Freisetzung von Radionukliden in zu vermeiden die Umgebung. Aufgrund ihrer hohen G-Radiolysebeständigkeit eignen sich technische Säuresalze jedoch hervorragend zur Korrosionsverhinderung in wassergekühlten Kernreaktoren.
Zahlreiche Anwendungen von Technetium verdanken ihre Existenz seiner Radioaktivität. Daher wird das 99-Tc-Isotop zur Herstellung von Standard-B-Strahlungsquellen zur Fehlererkennung, Gasionisierung und zur Herstellung von Standardstandards verwendet. Aufgrund ihrer langen Halbwertszeit (212.000 Jahre) können sie sehr lange arbeiten, ohne dass die Aktivität wesentlich nachlässt. Mittlerweile nimmt das Isotop 99m Tc eine Spitzenstellung in der Nuklearmedizin ein. Technetium-99m ist ein kurzlebiges Isotop (Halbwertszeit 6 Stunden). Beim Isomerenübergang zu 99 Tc emittiert es ausschließlich G-Strahlen, was im Vergleich zu anderen Isotopen für eine ausreichende Durchdringungskraft und eine deutlich geringere Patientendosis sorgt. Pertechnetat-Ionen weisen keine ausgeprägte Selektivität gegenüber bestimmten Zellen auf, weshalb es zur Diagnose von Schäden an den meisten Organen eingesetzt werden kann. Technetium wird sehr schnell (innerhalb eines Tages) aus dem Körper ausgeschieden, sodass die Verwendung von 99m Tc die wiederholte Untersuchung desselben Objekts in kurzen Abständen ermöglicht und so dessen Überbestrahlung verhindert.
Juri Krutjakow
Technetium
TECHNETIUM-ICH; M.[aus dem Griechischen technetos – künstlich] Chemisches Element (Tc), ein silbergraues radioaktives Metall, das aus Atommüll gewonnen wird.
◁ Technetium, oh, oh.
Technetium(lat. Technetium), ein chemisches Element der Gruppe VII des Periodensystems. Radioaktiv, die stabilsten Isotope sind 97 Tc und 99 Tc (Halbwertszeit jeweils 2,6 · 10 6 und 2,12 · 10 5 Jahre). Das erste künstlich hergestellte Element; 1937 von den italienischen Wissenschaftlern E. Segre und C. Perriez durch Beschuss von Molybdänkernen mit Deuteronen synthetisiert. Benannt nach dem griechischen technētós – künstlich. Silbergraues Metall; Dichte 11,487 g/cm3, T 2200°C. Kommt in der Natur in geringen Mengen in Uranerzen vor. Spektral an der Sonne und einigen Sternen nachgewiesen. Gewonnen aus Abfällen der Atomindustrie. Bestandteil von Katalysatoren. Isotop 99 M Tc wird bei der Diagnose von Hirntumoren und bei Studien zur zentralen und peripheren Hämodynamik eingesetzt.
TECHNETIUMTECHNETIUM (lateinisch Technetium, von griech. technetos – künstlich), Tc (sprich „Technetium“), das erste künstlich hergestellte radioaktive chemische Element, Ordnungszahl 43. Es hat keine stabilen Isotope. Die langlebigsten Radioisotope sind: 97 Tc (T 1/2 2,6 10 6 Jahre, Elektroneneinfang), 98 Tc (T 1/2 1,5 10 6 Jahre) und 99 Tc (T 1/2 2,12 10 5 Jahre). Von praktischer Bedeutung ist das kurzlebige Kernisomer 99m Tc (T 1/2 6,02 Stunden).
Die Konfiguration der beiden äußeren elektronischen Schichten beträgt 4s 2 p 6 d 5 5s 2. Oxidationsstufen von -1 bis +7 (Wertigkeit I-VII); am stabilsten +7. Befindet sich in der Gruppe VIIB in der 5. Periode des Periodensystems der Elemente. Der Radius des Atoms beträgt 0,136 nm, das Tc 2+-Ion beträgt 0,095 nm, das Tc 4+-Ion beträgt 0,070 nm und das Tc 7+-Ion beträgt 0,056 nm. Aufeinanderfolgende Ionisierungsenergien betragen 7,28, 15,26, 29,54 eV. Elektronegativität nach Pauling (cm. PAULING (Linus) 1,9.
D. I. Mendelejew (cm. MENDELEEV (Dmitri Iwanowitsch) Als er das Periodensystem erstellte, ließ er eine leere Zelle für Technetium, ein schweres Analogon von Mangan („Ecamangan“). Technetium wurde 1937 von C. Perrier und E. Segre durch Beschuss einer Molybdänplatte mit Deuteronen gewonnen (cm. DEUTRON). In der Natur kommt Technetium in vernachlässigbaren Mengen in Uranerzen vor, nämlich 5·10 -10 g pro 1 kg Uran. Spektrallinien von Technetium wurden in den Spektren der Sonne und anderer Sterne gefunden.
Technetium wird aus einer Mischung von Spaltprodukten 235 U isoliert – Abfällen aus der Atomindustrie. Bei der Wiederaufbereitung abgebrannter Kernbrennstoffe wird Technetium mithilfe von Ionenaustausch-, Extraktions- und fraktionierten Fällungsmethoden gewonnen. Technetiummetall wird durch Reduktion seiner Oxide mit Wasserstoff bei 500 °C gewonnen. Die weltweite Produktion von Technetium erreicht mehrere Tonnen pro Jahr. Für Forschungszwecke werden kurzlebige Technetium-Radionuklide verwendet: 95m Tc( T 1/2 =61 Tage), 97m Tc (T 1/2 =90 Tage), 99m Tc.
Technetium ist ein silbergraues Metall mit einem hexagonalen Gitter. A=0,2737 nm, c= 0,4391 nm. Schmelzpunkt 2200°C, Siedepunkt 4600°C, Dichte 11,487 kg/dm3. Die chemischen Eigenschaften von Technetium ähneln denen von Rhenium. Standardwerte für das Elektrodenpotential: Tc(VI)/Tc(IV)-Paar 0,83 V, Tc(VII)/Tc(VI)-Paar 0,65 V, Tc(VII)/Tc(IV)-Paar 0,738 V.
Beim Verbrennen von Tc in Sauerstoff (cm. SAUERSTOFF) Es entsteht ein gelbes, höheres saures Oxid Tc 2 O 7. Seine Lösung in Wasser ist Technetsäure HTcO 4. Beim Verdampfen bilden sich dunkelbraune Kristalle. Salze technischer Säuren - Pertechnate (Natriumpertechnat NaTcO 4, Kaliumpertechnat KTcO 4, Silberpertechnat AgTcO 4). Bei der Elektrolyse einer Lösung technischer Säure wird TcO 2-Dioxid freigesetzt, das beim Erhitzen in Sauerstoff in Tc 2 O 7 umgewandelt wird.
Wechselwirkung mit Fluor, (cm. FLUOR) Tc bildet goldgelbe Kristalle von Technetiumhexafluorid TcF 6, wenn es mit TcF 5 Pentafluorid gemischt wird. Die Technetiumoxyfluoride TcOF 4 und TcO 3 F wurden erhalten. Die Chlorierung von Technetium ergibt eine Mischung aus TcCl 6 -Hexachlorid und TcCl 4 -Tetrachlorid. Technetiumoxychloride TcO 3 Cl und TcOCl 3 wurden synthetisiert. Bekannte Sulfide (cm. SULFIDE) Technetium Tc 2 S 7 und TcS 2, Carbonyl Tc 2 (CO) 10. Tc reagiert mit Stickstoff, (cm. SALPETERSÄURE) konzentrierter Schwefel (cm. SCHWEFELSÄURE) Säuren und Königswasser (cm. KÖNIGSWASSER). Pertechnate werden als Korrosionsinhibitoren für Weichstahl verwendet. Isotop 99 M Tc wird bei der Diagnose von Hirntumoren und bei der Untersuchung der zentralen und peripheren Hämodynamik eingesetzt (cm. HÄMODYNAMIK).
Enzyklopädisches Wörterbuch. 2009 .
Synonyme:Sehen Sie in anderen Wörterbüchern, was „Technetium“ ist:
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TECHNETIUM- künstlich synthetisierte radioaktive Chemikalie. Element, Symbol Tc (lat. Technetium), at. N. 43, bei. m. 98,91. T. wird in größeren Mengen bei der Spaltung von Uran 235 in Kernreaktoren gewonnen; gelang es, etwa 20 T-Isotope zu erhalten. Eines von... ... Große Polytechnische Enzyklopädie
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- (lat. Technetium) Te, radioaktives chemisches Element der Gruppe VII des Periodensystems von Mendelejew, Ordnungszahl 43, Atommasse 98, 9062; Metall, formbar und duktil. Die Existenz des Elements mit der Ordnungszahl 43 war... ... Große sowjetische Enzyklopädie
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- Elemente. Ein wunderbarer Traum von Professor Mendeleev, Kuramshin Arkady Iskanderovich. Welches chemische Element ist nach Kobolden benannt? Wie oft wurde Technetium „entdeckt“? Was sind „Transfermiumkriege“? Warum haben sogar Experten einst Mangan mit Magnesium und Blei mit ... verwechselt?
Segrè wurde erstmals 1937 durch Beschuss eines Molybdänziels mit Deuteronen gewonnen. Als erstes künstlich gewonnenes Material erhielt es den Namen Technetium (Technetium, von techn- Kunst). Gemäß der Regel zur Stabilität von Kernen erwies es sich als instabil. Später wurden mehrere weitere künstliche Technetiumisotope gewonnen. Alle von ihnen sind auch instabil. Das langlebigste Technetium-Isotop, das 1947 in den Zerfallsprodukten von Uran gefunden wurde (99 Tg), hat eine Halbwertszeit von ~2. 10 5 Jahre. Die Erde ist etwa 10.000 Mal älter. Daraus folgt, dass Technetium, selbst wenn es ursprünglich in der Erdkruste enthalten war, in dieser Zeit verschwunden sein müsste. Parker und Kuroda (Parker, Kuroda, 1956) konnten jedoch nachweisen, dass natürliches Uran in extrem geringen Mengen das radioaktive Isotop Molybdän 99 Mo enthält, das eine Halbwertszeit von 67 Stunden hat und daher B-Zerfall wird zu 99 Ts. Dies deutete darauf hin, dass 99 Tc kontinuierlich durch den spontanen Kernzerfall von 238 U entsteht. Daher existiert Technetium offensichtlich in der Natur, obwohl es noch nicht direkt entdeckt wurde.
Quittung:
Das Isotop 99 Tc wird in nennenswerten Mengen gewonnen, da es eines der Zerfallsprodukte von Uran in Kernreaktoren ist und auch aufgrund seiner schwachen Radioaktivität. In Form von Tc 2 S 7 wird es mit Schwefelwasserstoff aus einer mit Salzsäure angesäuerten wässrigen Lösung ausgefällt. Der schwarze Sulfidniederschlag wird in einer Ammoniaklösung von Wasserstoffperoxid gelöst und die resultierende Verbindung, Ammoniumpertechnetat NH 4 TcO 4, wird in einem Wasserstoffstrom bei einer Temperatur von 600 °C kalziniert.
Technetiummetall kann leicht elektrolytisch aus einer sauren Lösung isoliert werden.
Physikalische Eigenschaften:
Technetium ist ein silbergraues Metall. Kristallisiert laut Moon (Mooney, 1947) in einem Gitter mit hexagonal dichter Packung (a = 2,735, c = 4,388 A°).
Chemische Eigenschaften:
Die chemischen Eigenschaften von Technetium sind denen von Rhenium sehr ähnlich und ähneln auch denen seines Nachbarn im Periodensystem, Molybdän. Dieser Umstand wird ausgenutzt, wenn mit vernachlässigbaren Mengen Technetium gearbeitet wird. Es ist weder in Salzsäure noch in einer alkalischen Wasserstoffperoxidlösung löslich, löst sich jedoch leicht in Salpetersäure und Königswasser. Beim Erhitzen in einem Sauerstoffstrom verbrennt es und bildet hellgelbes, flüchtiges Heptoxid Tc 2 O 7 .
Die wichtigsten Verbindungen:
Tc 2 O 7 bildet beim Auflösen in Wasser Technetiumsäure („pertechnetische“) Säure HTcO 4, die beim Eindampfen der Lösung in Form dunkelroter, länglicher Kristalle isoliert werden kann. NTso 4 ist eine starke einbasige Säure. Seine dunkelroten konzentrierten wässrigen Lösungen verfärben sich beim Verdünnen schnell. Ammoniumpertechnetat NH 4 TcO 4 ist in reinem Zustand farblos und nicht hygroskopisch.
Der schwarze Niederschlag von Tc 2 S 7-Sulfid wird mit Schwefelwasserstoff aus einer angesäuerten wässrigen Lösung ausgefällt. Technetiumsulfide sind in verdünnter Salzsäure unlöslich.
Anwendung:
Aufgrund der Möglichkeit, eine kontinuierliche Produktion des langlebigsten Isotops 99 Tc aus Kernreaktorabfällen zu etablieren, ist eine technische Nutzung in der Zukunft nicht auszuschließen. Technetium ist einer der wirksamsten Absorber langsamer Neutronen. In diesem Zusammenhang sollte natürlich auch die Verwendung zur Abschirmung von Kernreaktoren in Betracht gezogen werden.
Das Tc-Isotop wird als verwendet G Strahler in der medizinischen Diagnostik.
Die derzeit produzierten Mengen an Technetium liegen in der Größenordnung einiger Gramm.
Siehe auch:
S.I. Venetsky Über selten und verstreut. Geschichten über Metalle.
Technetium(lat. Technetium), Tc, radioaktives chemisches Element der Gruppe VII des Periodensystems von Mendelejew, Ordnungszahl 43, Atommasse 98, 9062; Metall, formbar und duktil.
Die Existenz eines Elements mit der Ordnungszahl 43 wurde von D. I. vorhergesagt. Technetium wurde 1937 von den italienischen Wissenschaftlern E. Segre und C. Perrier künstlich durch Beschuss von Molybdänkernen mit Deuteronen gewonnen; erhielt seinen Namen aus dem Griechischen. Technetos - künstlich.
Technetium hat keine stabilen Isotope. Von den radioaktiven Isotopen (ca. 20) sind zwei von praktischer Bedeutung: 99 Tc und 99m Tc mit Halbwertszeiten von T ½ = 2,12 · 10 5 Jahren und T ½ = 6,04 Stunden. In der Natur kommt das Element in unbedeutenden Mengen vor Mengen - 10 - 10 g in 1 Tonne Uran-Teer.
Physikalische Eigenschaften von Technetium. Technetiummetall in Pulverform hat eine graue Farbe (erinnert an Re, Mo, Pt); kompaktes Metall (geschmolzene Metallbarren, Folie, Draht) silbergrau. Technetium hat im kristallinen Zustand ein dicht gepacktes hexagonales Gitter (a = 2,735 Å, c = 4,391 Å); in dünnen Schichten (weniger als 150 Å) – ein flächenzentriertes kubisches Gitter (a = 3,68 Å); Technetiumdichte (mit hexagonalem Gitter) 11,487 g/cm 3 ; t pl 2200°C; g Ballen 4700 °C; elektrischer Widerstand 69·10 -6 Ohm·cm (100 °C); Temperatur des Übergangs in den Zustand der Supraleitung Tc 8,24 K. Technetium ist paramagnetisch; seine magnetische Suszeptibilität beträgt bei 25°C 2,7·10 -4. Die Konfiguration der äußeren Elektronenhülle des Atoms ist Tc 4d 5 5s 2; Atomradius 1,358 Å; Ionenradius Tc 7+ 0,56 Å.
Chemische Eigenschaften von Technetium. Von den chemischen Eigenschaften her ähnelt Tc Mn und insbesondere Re; in Verbindungen weist es Oxidationsstufen von -1 bis +7 auf. Tc-Verbindungen in der Oxidationsstufe +7 sind die stabilsten und am besten untersuchten. Bei der Wechselwirkung von Technetium oder seinen Verbindungen mit Sauerstoff entstehen die Oxide Tc 2 O 7 und TcO 2, bei Chlor- und Fluorhalogeniden TcX 6, TcX 5, TcX 4 ist die Bildung von Oxyhalogeniden möglich, beispielsweise TcO 3 X (wobei X ist ein Halogen) mit Schwefel - Sulfiden Tc 2 S 7 und TcS 2. Technetium bildet auch Technetsäure HTcO 4 und ihre Pertechnatsalze MTcO 4 (wobei M ein Metall ist), Carbonyl-, Komplex- und metallorganische Verbindungen. In der Spannungsreihe steht Technetium rechts von Wasserstoff; Es reagiert nicht mit Salzsäure jeglicher Konzentration, löst sich aber leicht in Salpeter- und Schwefelsäure, Königswasser, Wasserstoffperoxid und Bromwasser.
Beschaffung von Technetium. Die Hauptquelle für Technetium sind Abfälle aus der Atomindustrie. Die Ausbeute an 99 Tc aus der Spaltung von 233 U beträgt etwa 6 %. Technetium in Form von Pertechnaten, Oxiden und Sulfiden wird aus einer Mischung von Spaltprodukten durch Extraktion mit organischen Lösungsmitteln, Ionenaustauschmethoden und Ausfällung schwerlöslicher Derivate gewonnen. Das Metall wird durch Reduktion von NH 4 TcO 4, TcO 2, Tc 2 S 7 mit Wasserstoff bei 600-1000 °C oder durch Elektrolyse gewonnen.
Anwendungen von Technetium. Technetium ist ein vielversprechendes Metall in der Technologie; Es kann als Katalysator, Hochtemperatur- und supraleitendes Material Anwendung finden. Technetiumverbindungen sind wirksame Korrosionsinhibitoren. 99m Tc wird in der Medizin als Quelle für γ-Strahlung verwendet. Technetium ist strahlengefährdend; die Arbeit damit erfordert spezielle versiegelte Geräte.
Technetium (lat. Technetium), Tc, radioaktives chemisches Element der Gruppe VII des Periodensystems von Mendelejew, Ordnungszahl 43, Atommasse 98, 9062; Metall, formbar und duktil.
Technetium hat keine stabilen Isotope. Von den radioaktiven Isotopen (ca. 20) sind zwei von praktischer Bedeutung: 99 Tc und 99m Tc mit Halbwertszeiten T 1/2= 2,12 ×10 5 Jahre und T 1/2 = 6,04 H. In der Natur kommt das Element in geringen Mengen vor - 10 -10 G in 1 T Uran-Teer.
Physikalische und chemische Eigenschaften.
Technetiummetall in Pulverform hat eine graue Farbe (erinnert an Re, Mo, Pt); kompaktes Metall (geschmolzene Metallbarren, Folie, Draht) silbergrau. Technetium hat im kristallinen Zustand ein dicht gepacktes hexagonales Gitter ( A = 2,735
, с = 4,391); in dünnen Schichten (weniger als 150) - ein kubisch flächenzentriertes Gitter ( a = 3,68? 0,0005); T. Dichte (mit hexagonalem Gitter) 11,487 g/cm3, t pl 2200? 50 °C; Ich kippe nicht 4700 °C; elektrischer Widerstand 69 * 10 -6 Ohm×cm(100 °C); Temperatur des Übergangs in den Zustand der Supraleitung Tc 8,24 K. Technetium ist paramagnetisch; seine magnetische Suszeptibilität beträgt bei 25 0 C 2,7 * 10 -4 . Konfiguration der äußeren Elektronenhülle des Tc 4 -Atoms D 5 5S 2 ; Atomradius 1,358; Ionenradius Tc 7+ 0,56.Nach chemischen Eigenschaften Tc liegt in der Nähe von Mn und insbesondere von Re; in Verbindungen weist es Oxidationsstufen von -1 bis +7 auf. Tc-Verbindungen in der Oxidationsstufe +7 sind die stabilsten und am besten untersuchten. Bei der Wechselwirkung von Technetium oder seinen Verbindungen mit Sauerstoff entstehen die Oxide Tc 2 O 7 und TcO 2, bei Chlor- und Fluorhalogeniden TcX 6, TcX 5, TcX 4 ist die Bildung von Oxyhalogeniden möglich, beispielsweise TcO 3 X (wobei X ist ein Halogen) mit Schwefel - Sulfiden Tc 2 S 7 und TcS 2. Technetium bildet auch Technetiumsäure HTcO 4 und seine Pertechnatsalze MeTcO 4 (wobei Me ein Metall ist), Carbonyl-, Komplex- und metallorganische Verbindungen. In der Spannungsreihe steht Technetium rechts von Wasserstoff; Es reagiert nicht mit Salzsäure jeglicher Konzentration, löst sich aber leicht in Salpeter- und Schwefelsäure, Königswasser, Wasserstoffperoxid und Bromwasser.
Quittung.
Die Hauptquelle für Technetium sind Abfälle aus der Atomindustrie. Die Ausbeute an 99 Tc aus der Spaltung von 235 U beträgt etwa 6 %. Technetium in Form von Pertechnaten, Oxiden und Sulfiden wird aus einer Mischung von Spaltprodukten durch Extraktion mit organischen Lösungsmitteln, Ionenaustauschmethoden und Ausfällung schwerlöslicher Derivate gewonnen. Das Metall wird durch Reduktion von NH 4 TcO 4, TcO 2, Tc 2 S 7 mit Wasserstoff bei 600–1000 0 C oder durch Elektrolyse gewonnen.
Anwendung.
Technetium ist ein vielversprechendes Metall in der Technologie; Es kann als Katalysator, Hochtemperatur- und supraleitendes Material Anwendung finden. Technetiumverbindungen. - wirksame Korrosionsinhibitoren. 99m Tc wird in der Medizin als Quelle für g-Strahlung verwendet . Technetium ist strahlengefährdend; die Arbeit damit erfordert spezielle versiegelte Geräte.
Geschichte der Entdeckung.
Bereits 1846 fand der in Russland tätige Chemiker und Mineraloge R. Herman im Ilmen-Gebirge im Ural ein bisher unbekanntes Mineral, das er Yttroilmenit nannte. Der Wissenschaftler ruhte sich nicht auf seinen Lorbeeren aus und versuchte daraus ein neues chemisches Element zu isolieren, von dem er glaubte, dass es in dem Mineral enthalten sei. Doch bevor er Zeit hatte, sein Ilmenium zu öffnen, „schloss“ der berühmte deutsche Chemiker G. Rose es und bewies damit den Irrtum von Hermans Arbeit.
Ein Vierteljahrhundert später tauchte Ilmenium erneut an der Spitze der Chemie auf – man erinnerte sich an es als Anwärter auf die Rolle des „Eka-Mangans“, das den leeren Platz im Periodensystem auf Platz 43 einnehmen sollte. Aber das Der Ruf von Ilmenium wurde durch die Arbeiten von G. Rose stark „getrübt“, und obwohl viele seiner Eigenschaften, einschließlich des Atomgewichts, für Element Nr. 43 durchaus geeignet waren, hat D. I. Mendeleev es nicht in seine Tabelle aufgenommen. Weitere Forschungen haben die wissenschaftliche Welt schließlich davon überzeugt , dass Ilmenium nur mit dem traurigen Ruhm eines der vielen falschen Elemente in die Geschichte der Chemie eingehen kann.
Da ein heiliger Ort niemals leer ist, tauchten nacheinander Ansprüche auf das Recht auf, ihn zu bewohnen. Davy, Lucium, Nipponium – sie alle zerplatzen wie Seifenblasen und haben kaum Zeit, geboren zu werden.
Doch 1925 veröffentlichte das deutsche Wissenschaftlerpaar Ida und Walter Noddack eine Nachricht, dass sie zwei neue Elemente entdeckt hatten – Masurium (Nr. 43) und Rhenium (Nr. 75). Das Schicksal erwies sich für Renius als günstig: Er wurde sofort legitimiert und bezog sofort die für ihn vorbereitete Residenz. Doch das Glück kehrte Masurium den Rücken: Weder seine Entdecker noch andere Wissenschaftler konnten die Entdeckung dieses Elements wissenschaftlich bestätigen. Zwar sagte Ida Noddak, dass „Masurium wie Rhenium bald in Geschäften erhältlich sein wird“, aber Chemiker glauben, wie Sie wissen, den Worten nicht, und die Ehepartner von Noddak konnten keine anderen, überzeugenderen Beweise liefern – a Die Liste der „falschen Dreiundvierzig“ fügte einen weiteren Verlierer hinzu.
In dieser Zeit begannen einige Wissenschaftler zu glauben, dass nicht alle von Mendelejew vorhergesagten Elemente, insbesondere Element Nr. 43, in der Natur vorkommen. Vielleicht existieren sie einfach nicht und es besteht kein Grund, Zeit zu verschwenden und Speere zu zerbrechen? Sogar der bekannte deutsche Chemiker Wilhelm Prandtl, der die Entdeckung von Masurium ablehnte, kam zu diesem Schluss.
Die jüngere Schwester der Chemie, die Kernphysik, die zu diesem Zeitpunkt bereits eine starke Autorität erlangt hatte, ermöglichte die Klärung dieser Frage. Eines der Gesetze dieser Wissenschaft (in den 20er Jahren vom sowjetischen Chemiker S.A. Shchukarev festgestellt und schließlich 1934 vom deutschen Physiker G. Mattauch formuliert) wird Mattauch-Shchukarev-Regel oder Verbotsregel genannt.
Das bedeutet, dass es in der Natur keine zwei stabilen Isobaren geben kann, deren Kernladungen sich um eins unterscheiden. Mit anderen Worten: Wenn ein chemisches Element ein stabiles Isotop hat, ist es seinen nächsten Nachbarn in der Tabelle „kategorisch verboten“, ein stabiles Isotop mit derselben Massenzahl zu haben. In diesem Sinne hatte Element Nr. 43 eindeutig Pech: Seine Nachbarn links und rechts – Molybdän und Ruthenium – stellten sicher, dass alle stabilen Leerstellen in nahegelegenen „Territorien“ zu ihren Isotopen gehörten. Und das bedeutete, dass Element Nr. 43 ein hartes Schicksal hatte: Egal wie viele Isotope es hatte, sie waren alle zur Instabilität verurteilt und mussten daher Tag und Nacht kontinuierlich zerfallen, ob sie wollten oder nicht.
Man kann davon ausgehen, dass das Element Nr. 43 einst in nennenswerten Mengen auf der Erde existierte, aber wie der Morgennebel allmählich verschwand. Warum haben Uran und Thorium in diesem Fall bis heute überlebt? Schließlich sind sie auch radioaktiv und zerfallen daher von den ersten Tagen ihres Lebens an, wie man sagt, langsam aber sicher? Aber genau hier liegt die Antwort auf unsere Frage: Uran und Thorium sind nur deshalb erhalten geblieben, weil sie langsam zerfallen, viel langsamer als andere Elemente mit natürlicher Radioaktivität (und dennoch, während der Existenz der Erde, Uranreserven in ihren natürlichen Lagerstätten). sind einmal um etwa hundert gesunken). Berechnungen amerikanischer Radiochemiker haben gezeigt, dass ein instabiles Isotop des einen oder anderen Elements nur dann eine Chance hat, von der „Erschaffung der Welt“ bis heute in der Erdkruste zu überleben, wenn seine Halbwertszeit 150 Millionen Jahre überschreitet. Mit Blick auf die Zukunft werden wir sagen, dass sich bei der Gewinnung verschiedener Isotope des Elements Nr. 43 herausstellte, dass die Halbwertszeit des langlebigsten von ihnen nur etwas mehr als zweieinhalb Millionen Jahre betrug und daher Seine letzten Atome hörten auf zu existieren, offenbar schon lange vor ihrem Erscheinen auf der Erde. Die Erde des ersten Dinosauriers: Immerhin „funktioniert“ unser Planet seit etwa 4,5 Milliarden Jahren im Universum.
Wenn Wissenschaftler also das Element Nr. 43 mit ihren eigenen Händen „berühren“ wollten, mussten sie es mit denselben Händen erschaffen, da die Natur es schon vor langer Zeit in die Liste der fehlenden Elemente aufgenommen hatte. Aber ist die Wissenschaft einer solchen Aufgabe gewachsen?
Ja, auf der Schulter. Dies wurde erstmals 1919 vom englischen Physiker Ernest Rutherford experimentell nachgewiesen. Er setzte den Kern der Stickstoffatome einem heftigen Bombardement aus, bei dem die ständig zerfallenden Radiumatome als Waffen und die daraus resultierenden Alphateilchen als Projektile dienten. Durch längeren Beschuss wurden die Kerne der Stickstoffatome mit Protonen aufgefüllt und in Sauerstoff umgewandelt.
Rutherfords Experimente bewaffneten Wissenschaftler mit außergewöhnlicher Artillerie: Mit ihrer Hilfe war es möglich, nicht zu zerstören, sondern zu erschaffen – einige Substanzen in andere umzuwandeln, neue Elemente zu gewinnen.
Warum also nicht versuchen, auf diese Weise an Element Nr. 43 zu gelangen? Der junge italienische Physiker Emilio Segre hat die Lösung dieses Problems aufgegriffen. Anfang der 30er Jahre arbeitete er an der Universität Rom unter der Leitung des damals berühmten Enrico Fermi. Zusammen mit anderen „Jungen“ (wie Fermi seine talentierten Schüler scherzhaft nannte) nahm Segre an Experimenten zur Neutronenbestrahlung von Uran teil und löste viele andere Probleme der Kernphysik. Doch der junge Wissenschaftler erhielt ein verlockendes Angebot – die Leitung der Fakultät für Physik an der Universität Palermo zu übernehmen. Als er in der antiken Hauptstadt Siziliens ankam, war er enttäuscht: Das Labor, das er leiten sollte, war mehr als bescheiden und sein Aussehen war für wissenschaftliche Unternehmungen überhaupt nicht geeignet.
Aber Segres Wunsch, tiefer in die Geheimnisse des Atoms einzudringen, war groß. Im Sommer 1936 überquert er den Ozean, um die amerikanische Stadt Berkeley zu besuchen. Hier, im Strahlungslabor der University of California, war seit mehreren Jahren das Zyklotron in Betrieb, ein von Ernest Lawrence erfundener Atomteilchenbeschleuniger. Heute scheint dieses kleine Gerät den Physikern so etwas wie ein Kinderspielzeug zu sein, doch damals erregte das weltweit erste Zyklotron die Bewunderung und den Neid von Wissenschaftlern anderer Laboratorien (1939 wurde E. Lawrence für seine Entwicklung mit dem Nobelpreis ausgezeichnet).