Химия

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 Т1/2 = 2,12 Ч105лет и  T1/2  =  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  Re,  Mo,
Pt);  компактный  металл  (слитки  плавленого  металла,  фольга,  проволока)
серебристо-серого  цвета.  Технеций  в   кристаллическом   состоянии   имеет
гексагональную решётку плотной упаковки (а = 2,735 [pic], с = 4,391  [pic]);
в тонких слоях (менее 150 [pic]) -  кубическую  гранецентрированную  решётку
(а = 3,68 ? 0,0005 [pic]); плотность Т. (с гексагональной  решёткой)  11,487
г/см3, tпл 2200 ? 50 ?С; tkип 4700 ?С; удельное  электросопротивление  69  *
10-6 омЧсм (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  4d55s2;
атомный радиус 1,358 [pic]; ионный радиус Тс7+ 0,56 [pic].
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 Tc2O7 и TcO2, с  хлором  и
фтором - галогениды ТсХ6, ТсХ5, ТсХ4, возможно образование  оксигалогенидов,
например ТсО3Х (где Х - галоген), с серой - сульфиды Tc2S7 и TcS2.  Технеций
образует также технециевую кислоту HTcO4 и её соли  пертехнаты  MеTcO4  (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
NH4TcO4, TcO2, Tc2S7 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).   Расчеты   американских   радиохимиков
показали, что неустойчивый изотоп  того  или  иного  элемента  имеет  шансы,
дожить в земной коре с момента «сотворения мира» до наших дней только в  том
случае, если его период полураспада превышает  150  миллионов  лет.  Забегая
вперед, скажем, что когда были получены различные  изотопы  элемента  №  43,
выяснилось,  что  период  полураспада  самого  долгоживущего  из  них   лишь
немногим больше двух с половиной миллионов лет,  и,  значит,  последние  его
атомы перестали существовать, видимо, даже задолго  до  появления  на  Земле
первого динозавра:  ведь  наша  планета  «функционирует»  во  Вселенной  уже
примерно 4,5 миллиарда лет.
Стало быть, если ученые хотели «пощупать» своими руками элемент  №  43,  его
нужно было этими же руками и создавать, поскольку природа давно  внесла  его
в списки пропавших. Но по плечу ли науке такая задача?
Да,  по  плечу.  Это  впервые  экспериментально  доказал  еще  в  1919  году
английский  физик  Эрнест  Резерфорд.   Он   подверг   ядро   атомов   азота
ожесточенной  бомбардировке,  в   которой   орудиями   служили   все   время
распадавшиеся атомы радия, а снарядами  -  образующиеся  при  этом  альфа  -
частицы. В результате длительного обстрела  ядра  атомов  азота  пополнились
протонами и он превратился в кислород.
Опыты Резерфорда вооружили ученых необыкновенной артиллерией: с  ее  помощью
можно было не разрушать, а создавать - превращать одни  вещества  в  другие,
получать новые элементы.
Так почему бы не попытаться добыть таким путем  элемент  №  43?  За  решение
этой проблемы взялся молодой итальянский физик Эмилио Сегре. В начале  30  -
х годов он  работал  в  Римском  университете  под  руководством  уже  тогда
знаменитого  Энрико  Ферми.  Вместе  с  другими  «мальчуганами»  (так  Ферми
шутливо называл своих талантливых учеников) Сегре принимал участие в  опытах
по  нейтронному  облучению  урана,  решал  многие  другие  проблемы  ядерной
физики. Но вот молодой ученый получил заманчивое  предложение  -  возглавить
кафедру физики  в  Палермском  университете.  Когда  он  приехал  в  древнюю
столицу  Сицилии,  его  ждало  разочарование:   лаборатория,   которой   ему
предстояло  руководить,  была  более  чем  скромной  и  вид  ее  отнюдь   не
располагал к научным подвигам.
Но велико было желание Сегре глубже проникнуть в  тайны  атома.  Летом  1936
года он пересекает океан,  чтобы  побывать  в  американском  городе  Беркли.
Здесь,  в  радиационной   лаборатории   Калифорнийского   университета   уже
несколько  лет  действовал  изобретенный  Эрнестом  Лоуренсом  циклотрон   -
ускоритель атомных частиц. Сегодня это небольшое  устройство  показалось  бы
физикам чем - то вроде  детской  игрушки,  но  в  то  время  первый  в  мире
циклотрон вызывал восхищение и зависть ученых из других лабораторий (в  1939
году за его создание Э. Лоуренс был удостоен Нобелевской премии).
Незаметно подошел к концу срок пребывания  Сегре  в  США.  Трудно  ему  было
расставаться с циклотроном - о подобном  оборудовании  он  не  мог  тогда  и
мечтать. Незадолго до отъезда ученому  пришла  в  голову  интересная  мысль:
захватить с собой  в  Италию  пластинку  молибдена,  на  которую  в  течение
нескольких  месяцев  обрушивался  мощный  поток  ускоренных  на   циклотроне
дейтронов  -  ядер  тяжелого  водорода  (дейтерия).  Лоуренс  охотно   пошел
навстречу своему коллеге, и тот вернулся в Палермо с  несколькими  образцами
невзрачного на вид, но драгоценного молибдена.
Зачем же они понадобились Сегре? «У нас  были  веские  основания  думать,  -
писал он впоследствии, - что молибден  после  бомбардировки  его  дейтронами
должен превратиться в элемент с номером  43...»  В  самом  деле,  ведь  атом
молибдена имеет в своем ядре 42 протона. Если дейтрон, состоящий из  протона
и нейтрона, сумеет проникнуть в ядро атома молибдена, то в нем окажется  уже
43 протона, т. е. как раз столько, сколько должно быть  в  ядре  элемента  №
43.
Казалось бы, все просто, но попробуй  докажи  это  экспериментальным  путем.
Как бы то ни было, в январе 1937 года Сегре и его помощник  минералог  Карло
Перье засучили рукава и приступили к делу.
Прежде всего они выяснили, что заокеанский молибден излучает бета -  частицы
-  быстрые  ядерные  электроны.  Значит,   в   нем   действительно   «сидит»
радиоактивный изотоп, но какой именно? Это  может  быть  изотоп  как  самого
молибдена, так и других элементов, например циркония,  ниобия,  рутения  или
искомого «сорок третьего».
В результате скрупулезного химического «расследования» все  элементы,  кроме
последнего, сумели доказать свою полную непричастность к бета  -  излучению.
После их удаления ученые получили, наконец, долгожданный «эка  -  марганец».
Правда,  получили  -  пожалуй,  слишком  громко  сказано:   как   выяснилось
несколько позднее,  они  имели  дело  всего  с  0,0000000001  грамма  нового
вещества. Впрочем, для физиков одна десятимиллиардная доля грамма -  не  так
уж и мало: открытие менделевия (№ 101) было зарегистрировано, когда  удалось
«добыть» всего 17 атомов этого  элемента.  Для  наглядности  приведем  такой
пример: если все атомы железа, содержащиеся в крохотной булавочной  головке,
равномерно  распределить  по  поверхности  земного  шара,   то   на   каждом
квадратном метре «обоснуется» добрый десяток миллионов) атомов.
Итак, в июне 1937 года искусственным путем ученым удалось воссоздать  первый
из «вымерших» на Земле химических элементов. Не мудрствуя лукаво,  Э.  Сегре
и К. Перье  назвали  сорок  третий  элемент  технецием,  что  в  переводе  с
греческого («техникос») значит искусственный.
Хотя технеция в руках ученых было,  скажем  прямо,  не  густо,  они  все  же
сумели определить некоторые свойства нового элемента  и  убедились,  что  он
родственник рения, причем довольно близкий.
Вполне понятно, как велико было желание химиков и физиков всего мира  узнать
побольше подробностей  об  искусственном  новоселе  таблицы  Менделеева.  Но
чтобы  изучать  технеций,  нужно  было  его  иметь.  Все  понимали,  что  на
облученный молибден  рассчитывать  не  приходилось:  слишком  беден  он  был
технецием.  Требовалось  подыскать  более  подходящую  кандидатуру  на  роль
поставщика этого элемента.
Поиски продолжались недолго: уже  в  1940  году  все  тот  же  Сегре  и  его
ассистентка By Цзяньсюн обнаружили, что один из самых долгоживущих  изотопов
технеция в довольно  солидных  количествах  присутствует  в  так  называемых
«осколках», образующихся  при  делении  урана  в  результате  облучения  его
нейтронами (этот процесс лежит в основе работы ядерных реакторов).  На  один
килограмм «осколков» приходится несколько граммов технеция - тут уже есть  о
чем  поговорить  всерьез.  Неудивительно,  что  ядерные  реакторы  стали  по
совместительству своеобразными «фабриками», производящими технеций.
Поначалу продукция этих «фабрик» - тяжелый тугоплавкий  серебристо  -  белый
металл - стоила, прямо скажем, дороговато - в тысячи раз дороже  золота.  Но
атомная энергетика развивалась весьма энергично (на то она  и  энергетика!).
С  каждым  годом  «сжигалось»  все  больше  ядерного  топлива,  и   урановые
«осколки» постепенно становились не столь дефицитным  товаром,  как  прежде.
Цена на технеций начала резко  падать.  Однако  процесс  извлечения  его  из
радиоактивных «осколков» очень и очень  сложен,  поэтому  еще  в  1965  году
каждый грамм «синтетического» металла  оценивался  на  мировом  рынке  в  90
долларов. Но производство его определялось  уже  не  долями  миллиграмма,  а
десятками и сотнями килограммов, и ученые могли теперь  всесторонне  изучить
его  свойства,   попытаться   определить   возможные   сферы   его   будущей
деятельности.
Важнейшая  профессия  технеция  определилась  довольно  быстро:   борьба   с
коррозией. Эта  коварная  «хищница»  наносит  человечеству  огромный  ущерб,
безжалостно съедая каждый год  десятки  миллионов  тонн  стали.  Металлурги,
правда, умеют варить нержавеющую сталь - «блюдо»,  которое  коррозии  не  по
зубам. Но, во -  первых,  такая  сталь  значительно  дороже  обычной;  во  -
вторых, стали всякие нужны, а сделать металл одновременно и нержавеющим,  и,
например, износостойким не всегда возможно; наконец, в - третьих, просто  не
напастись столько хрома и никеля, без которых «нержавейку» не  сваришь,  как
не приготовишь уху без рыбы.  Металловеды,  химики,  физики  постоянно  ищут
способы умерить аппетит коррозии, сделать ее менее прожорливой.
Решить антикоррозионную проблему не так - то  просто,  но  успехов  на  этом
поприще уже немало. Ученые обнаружили, в частности, что  некоторые  вещества
обладают ценнейшими свойствами: они  делают  поверхность  металла  химически
пассивной и, таким образом, надежно предохраняют изделия  от  коррозии.  Эти
вещества получили название ингибиторов (от  латинского  слова  «ингибире»  -
тормозить,  удерживать).  Самым  способным  из  них  оказался  технеций:  он
обладает наибольшим ингибирующим эффектом. Если стальную  деталь  обработать
раствором, в  котором  присутствуют  едва  уловимые  количества  пертехнатов
(солей технециевой кислоты)  -  всего  стотысячные  доли  процента,  то  она
окажется неприступной крепостью для ржавчины. Даже значительный  нагрев  (до
250°С) не в силах при этом помочь «агрессору».
Немалый интерес представляет еще одно ценное  свойство  технеция.  Известно,
что  вблизи  абсолютного  температурного  нуля  (-273,16°С)  многие  металлы
становятся сверхпроводниками, т. е. практически  перестают  оказывать  какое
бы то ни было сопротивление прохождению электрического тока. Чем выше  точка
перехода   в   сверхпроводящее   состояние   (так   называемая   критическая
температура), тем большие перспективы сулит это  свойство  технике.  В  этом
отношении  у  технеция  нет  конкурентов:  он  совершенно   беспрепятственно
проводит ток при 8,24 К (-264,92°С), в то  время  как  другим  металлам  для
этого нужно еще немного «поостыть».
Ученые  не  теряют  надежды  найти  технеций  в   земной   коре,   поскольку
теоретически  можно  предположить,  что  «осколки»  урана  образуются  и   в
природных кладовых этого элемента;  кроме  того,  не  исключена  возможность
появления  технеция  в  различных  горных  породах,   содержащих   молибден,
рутений,  ниобий:  их   изотопы   под   действием   космических   нейтронов,
достигающих Земли, способны превращаться в изотопы элемента № 43.
И все же возлагать большие надежды на нашу планету, пожалуй, не  приходится.
Вот почему многие исследователи в поисках технеция  обратили  свой  взор  (в
буквальном смысле) на другие небесные тела. Еще  в  1951  году  американский
астроном Шарлотта  Мур  опубликовала  сенсационное  сообщение:  спектральным
анализом технеций обнаружен на Солнце. Спустя год английский  астрофизик  Р.
Мерилл нашел линии этого элемента в спектре  некоторых  звезд  из  созвездий
Андромеды  и  Кита.  Правда,  дальнейшими  исследованиями  открытие  Мур  не
подтвердилось, зато существование технеция на далеких звездах  неопровержимо
доказывали сотни спектрограмм.
Но самое удивительное  было  в  том,  что  звездные  запасы  этого  элемента
оказались вполне сопоставимыми с содержанием  циркония,  ниобия,  молибдена.
Может быть, технеций из созвездия Андромеды, в отличие от земного,  стабилен
и потому распаду не подлежит? Нет, это исключено. Тогда,  возможно,  звезды,
о которых идет речь, намного моложе земли и технеций  еще  просто  не  успел
превратиться в другие элементы? И такая  версия  отпадает,  потому  что  эти
звезды и наша планета принадлежат к одному «поколению».
В таком случае напрашивается единственный вывод: внутри  некоторых  небесных
тел технеций образуется и в настоящее время. Как это происходит,  наука  еще
не может точно объяснить, а лишь выдвигает ряд гипотез. Видимо,  в  процессе
эволюции звезд в их недрах непрерывно протекают  термоядерные  реакции  и  в
результате на свет рождаются различные химические элементы.



Содержание


      1) Общие сведения.
      2) Химические и физические свойства.
      3) Получение.
      4) Применение.
      5) История открытия.



                  Уральский химико-технологический колледж.



                                   Реферат

                            На тему: «Технеций».



                                                               Преподаватель

                                                               Ваганова Е.В.
                                                                     Студент
                                                              Группы ХТОВ-01
                                                                 Иванов С.А.



                                   2004г.

Список литературы


     1) Котегов К. В., Павлов О. Н., Шведов В. П., Технеций, М., 1965;
        Получение Тс99 в виде металла и его соединений из отходов атомной
        промышленности, в кн.: Производство изотопов, М., 1973.

     2) Химия (справочное издание) / В. Шретер, К. Лаутеншлегер.: Пер. с
        Немецкого – М.: Химия, 1989. – Пер. изд.: ГДР, 1986г.


смотреть на рефераты похожие на "Технеций "