Technecium: i elementi iartificial i pari i parë që shpëtoi milionë gjithëjet

Në tabelën periodike e Dmitry Ivanovich Mendeleevit ka një cellë me numrin 43. Gjatë viteve të gjata ajo qëndroi e zbrazët. Banori i saj nuk i dha kënaqës së kimistëve të shekullit XIX, i shkruajt nga mëtësve më të ndjeshëm të elementeve. Por u shi se gjëja nuk ishte në komplikësinë e dallimit, por në natyrën e vështirës së veçantë të këtij veçanti: ajo nuk mundi të mbetej në Tokë që prej formimit të saj. Tani dihet këtë element si technecium — i elementi i pari që u krijua me metoda artificiale, dhe hapsirë, elementi që çdo ditë shpëton mijëra gjithëjet në spitale në gjithë botën.

Technecium është elementi i vetëm i lehtë më se plumbi që nuk ka izotopë të qëndrueshmë. Vendi i tij në tabelë është triumfi i forcës paraprediktuese të shkencës dhe gjithëkohësh i këshillit të inovacionit human.

43-të element: profecia e Mendeleevit

Në vitin 1869, kur Dmitry Ivanovich Mendeleev i dha botës tabelën periodike të tij, në të ishin 63 elementë dhe disa vende të zbrazëta. Ai nuk do të linte hollësia — ai arriti të paraqiste pronësitë e veçanta të veçantë të llojeve që nuk ishin zbuluar ende. Për elementin me numrin 43, i cili ndodhet mbi manganez në grupin e shtatë, ai arriti të paraqiste pronësitë, duke e quajtur «eka-manganez» (nga sanskrit «eka» — një).

Në viteve që vijnë, kimistët kishin kërkuar elementin misingues në rreze e manganez, mineralet dhe rrëshina e prodhimeve kimike. Isnin edhe deklarata e shqiptuara: elementi quhej «ilmien», «nipponium», «lurium». Por asnjë prej tyre nuk u konfirmua. Tani dihet se pse: technecium është radioaktiv, dhe izotopët e tij më gjallë me periudhën e polurit rreth 4 milionë vjet që u hoqën nga kora e Tokës që prej formimit të saj.

Pse «technecium»? Origjina e emrit artificial

Emri i tij i mbajtur nga fjalës greke «τεχνητός» (tehnitos), që do të thotë «artificial». Emri u tregoi dyfishtë: technecium u bë i pari element kimik që u krijuan me metoda artificiale, jo i dalluar nga burimi i natyrës.

Historia e zbulimit: plakat e molibdenit nga Berkeley

Në vitin 1937, fiziku i Italisë Emilio Segre punonte në Shtetet e Bashkuara, në laboratorin e Ernesti Lawrence — inovatorit të ciklotronit. Segre u interesua për radioaktivitetin e një detaje të përfunduar e cila ishte pjesë e akceleratorit — folegës së molibdenit, që ishte përdorur si objektiv për diteptron.

Shkencëtari supozoi se, në rezultat të reaksioneve nukleare, në molibden (numri atomik 42) u formua një element i ri me numrin 43. Ai mori folegën me vete në Palermo, ku, së bashku me mineralogun Carlo Perrin, kryejnë një seri operash kimike komplekse. Ata arritën të dallonin elementin radioaktiv të ri në formë e cila ishte e pastër, por mikroskopike.

Veçanti fundamentale: më i lehtë i pa izotopët të qëndrueshmë

Technecium është elementi më i lehtë në tabelën periodike, që nuk ka asnjë izotop të qëndrueshmë. Format e tij «gjatë gjallësia»: Tc-97 (periudha e polurit 2,6 milionë vjet), Tc-98 (4,2 milionë vjet) dhe izotopi më i arritshëm — Tc-99 (periudha e polurit 211 000 vjet).

Përkatësisht, tekneciumi i natyrës ka edhe në Tokë. Në doza të vogla, të gjithëkohëshme (rreth 1 nanogram në ton urani mineral), ai formohet në procesin e ndarjes spontane të uranit-235. Në çdo moment, në kora e Tokës ka rreth 18 000 ton tekneciumi — por ky metal «u shpërngul» në objekte e mëdha të gurit.

Veçanti e papritur: nga suprapërmesimi deri në kovarancë kimike

Veçanti fizike. Technecium është metal i shumëngjishëm, i bardhë-zurmë. Kisha e tij kristalike në kushte standarde është hexagonale, ai është i gjelbër dhe i përmesshëm. Shkëputur, në temperaturat e ulëta techneciumi bëhet suprapërmesues.

Mërgjithësi kimike. Për technecium karakterizohen shkallat e oksidimit nga −1 deri në +7, forma më e qëndrueshme është forma e heptavalentës së techneciumit (Tc⁷⁺). Përkatësisht, kimistët shpesh e krahasojnë atë me rhenium. Kjo mërgjithësi krijon problemet serioze në prerasinë e mbeturinave nukleare: reaksionet e pakthyer redoks me përfshirjen e techneciumit e komplikojnë proceset e ndarjes së uranit dhe plutonit.

Aplicimi më i rëndësishëm sot: mjekësia nukleare dhe technecium-99m

Sot, shumica e tekneciumit u nxjerr prej mbeturinave të industrisë atomike — prej stërçeve të përfunduara të përdorimit të reaktorëve nukleare. Shkallëtimi i izotopit Tc-99 në ndarjen e uranit-235 është rreth 6%. Por në qendër të interesit nuk është Tc-99 i gjallë, por izomeri i tij me kohë e shkurtër gjallë — Tc-99m (m do të thotë metastabil, gjendje nukleare e ekcituar) me periudhën e polurit vetëm 6 orë.

Ky izotop është një nga bazat themelore të mjekësisë nukleare moderne. Në bazën e tij prodhohen radiopharmakopreparatët për diagnostikën e kancerit, vëzhgimin e gjurmit në zemër dhe studimin e funksioneve të shumë organeve të brendshme. Mekanizmi është i tillë: Tc-99m shpërndan rrethave gama, të cilat janë lehtë të regjistrohen me kamerat e veçanta. Izotopi i hyrë në trup (shpesh në lidhje me molekula që janë të gjithëkohëshme për këtë strukturë), duke dhënë një signal që lejon mjekët «të shikojnë» kancerin, pikën e shkrirjes ose zonën e ishemi në muskulin e zemrës.

Periodi i polurit i shkurtër i radioizotopit lejon të marrë një pikëtë të saktë dhe të heqë veçantinë nga trupi, duke bërë këtë shkak të dëmtimit me rrethave. Çdo vit në botë kryejnë më shumë se 20 milionë procedura diagnostike me përdorimin e techneciumit. në Rusi, prodhimi i generatorëve të technecium-99m zhvillonë përmes divizionit shkencor të Rosatom.

Rreziki dhe ekologjia: mbeturina me gjallësi të gjatë

Mbeturia me gjallësi të gjatë e techneciumit-99 (T_1/2 = 211 000 vjet) përfaqëson një problem ekologjik të rëndësishëm. Në mbeturinat e përfunduara të përdorimit të reaktorëve nukleare, sa përmbajtja e tij arrin deri në sëndërbajtët e grammeve në ton. Ky izotop është i lëvizshëm në mjedisin e jashtëm dhe mund të rritet në objekte biologjike. Prandaj, zbulimi i Tc-99 është një nga objektivët në krijimin e depozitave të mbeturinave radioaktive. Periodi i polurit i tij dhe lëvizshmëria kimike e tij e bëjnë që të kërkojmë matrice speciale për izolimin e sigurt.

Futur i elementit: katalizatorët, suprapërmesuesit dhe preparatet e reja radiopharmakopreparat

Sot, techneciumi mbetet element i fokusuar, por e rëndësishëm në mjekësinë diagnostike. Por potenciali i tij është më i gjerë. Technecium është material i gjerësishëm për prodhimin e katalizatorëve (p.sh., për dehidratimin e veçantëve organike) dhe komponentëve të spërkatueshmëve me temperaturë të lartë. Gjithashtu, kimistët zhvendojnë metoda për heqjen e techneciumit prej mbeturinave radioaktive me sorbente dhe veçanti të reja për mjekësinë nukleare që drejtohet drejtpërdrejt, përfshirë teranostikën (diagnostikën dhe terapinë me molekulë).

Në futur, mund të shfaqen metoda të reja për heqjen e Tc-99m prej mbeturinave të reaktorëve dhe akcelatorëve, që do bëjë diagnostikën më të arritshme. Gjithashtu, përdorimi i izotopit Tc-99 në bateri nukleare për aparata që punojnë për dekada pa rindërtim është i parashikuar.

Permanent link to this publication: