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CHEMIE-MASTER-Periodensystem für den Schulgebrauch

Periodensystem für den Schulgebrauch von chemie-master.de



  • Elementart:

    Metall

  • Elementserie:

    Übergangsmetall

  • 7. Gruppe (IUPAC)

    VII. Nebengruppe ( VII B )

  • 5. Periode

    O-Schale

  • Elektronenkonfiguration:

    [Kr]4d65s1

  • Schmelztemperatur:

    2430 K bzw. 2156,85 °C

  • Siedetemperatur:

    4538 K bzw. 4264,85 °C

  • Dichte:

    11,5 g/cm3

  • Oxidationsstufe(n):

    +7 (+4, +5, +6)

  • Elektronegativität:

    1,9

  • Atomradius:

    135 pm

  • Ionenradius [pm]:

    Tc2+: 95
    Tc4+: 72
    Tc7+: 56

  • 1. Ionisierungsenergie:

    702,42 kJ/mol

  • 2. Ionisierungsenergie:

    1472,38 kJ/mol

  • 3. Ionisierungsenergie:

    2850,2 kJ/mol

  • Erdkrustenhäufigkeit:

    5e-16 %


Technetium (chemie-master.de - Website für den Chemieunterricht)

Name:

Von »technetos«, griech. künstlich.

Entdeckung:

Technetium wurde 1937 von Emilio Segré und Carlo Perrier (Rom) in kleinsten Mengen in einer Molybdänprobe gefunden. Diese hatte Ernest O. Lawrence im Cyclotron in Berkeley (USA) mehrere Monate lang mit Deuterium-Kernen bestrahlt und zur Analyse nach Italien geschickt. Segré und Perrier konnten aus dem mit Deuterium bestrahlten Molybdän eine radioaktive Fraktion abtrennen, die ungefähr ein zehnmillionstel Milligramm des bisher unbekannten radioaktiven Elements enthielt:
42Mo + D → 43Tc + n
Technetium war damit das erste künstlich erzeugte Element, was auch in der Namensgebung für das neu gefundene Element seinen Niederschlag fand.

1952 gelang am Oak Ridge National Laboratory (USA) erstmals die Reindarstellung von metallischem Technetium durch Reduktion von Technetat mit Wasserstoff.

Eigenschaften:

Silbergraues, radioaktives Schwermetall. Technetium ist unlöslich in Salzsäure, löslich in Salpetersäure und Königswasser sowie in konzentrierter Schwefelsäure. In seinem chemischen Verhalten ähnelt es mehr dem Rhenium als dem Mangan. Chlor greift das Metall kaum an. Mit Sauerstoff bildet sich Technetium(VII)-oxid Tc2O7. Von diesem Oxid, in dem Technetium mit der Oxidationsstufe +7 vorliegt, leiten sich die Pertechnetate, z.B. Natriumpertechnetat NaTcO4, ab.

Vorkommen:

Das natürliche Vorkommen des Technetiums beschränkt sich auf geringste Spuren in Uranerzen. Es entsteht durch den Zerfall von 99Mo (Molybdän-99), einem Spaltprodukt des Urans.

Das langlebige Isotop 99Tc wird als Spaltprodukt des Uran in Kernreaktoren gewonnen und steht heute in größerem Umfang zur Verfügung.

Verwendung:

99mTc ist die überwiegend verwendete Strahlungsquelle in der Nuklearmedizin (z.B. zur Szintigrafie von Schilddrüse oder Skelett).

99Mo zerfällt mit einer Halbwertszeit von 66,02 Stunden in das metastabile 99mTc. Dabei wandelt sich ein Neutron unter Herausschleudern eines Elektrons in ein Proton um, so dass die Kernladungszahl Z um 1 ansteigt, die Massenzahl aber gleich bleibt. Aus Molybdän (Z = 42) wird also Technetium (Z = 43).

99Mo → 99mTc + e

(Kernreaktion im Generator)

Der metastabile 99mTc-Kern muss noch Energie abgeben. Er zerfällt mit einer Halbwertszeit von 6,02 Stunden unter Aussendung von γ-Strahlung in 99Tc.

99mTc → 99Tc + γ-Strahlung

(Für die Szintigraphie maßgebende Kernreaktion)



Das Prinzip des Molybdän-99/Technetium-99m-Generators wurde um 1960 am Brookhaven National Laboratory (USA) entwickelt. Der Generator besteht aus einer  chromatografischen Säule  1 , die mit Aluminiumoxid gefüllt ist. Am Aluminiumoxid haftet das aus Kernreaktoren gewonnene Uran-Spaltprodukt 99Mo. Um die Strahlenbelastung für Transport und Bedienung möglichst gering zu halten, ist die Säule mit dicken  Bleiwänden  2  gekapselt.
Während das Mutternuklid 99Mo als Molybdat (MoO42–) fest am Aluminiumoxid-Trägermaterial der Säule haftet, kann das entstehende Pertechnetat (TcO4 ) leicht herausgelöst werden. Die  Säule  1  ist unten mit einem  Vorratsbehälter  3  verbunden, der physiologische Kochsalzlösung enthält. Um das gebildete 99mTc herauszulösen, wird auf die  obere Kanüle  5  das  Elutionsgefäß  4 , ein Glasfläschchen mit durchstechbaren Propfen, aufgesetzt. Im Glasfläschchen herrscht ein Vakuum. In Folge des Unterdrucks im Elutionsgefäß wird physiologische Kochsalzlösung aus dem  Behälter unten  3  über die  chromatografische Säule  1  angesaugt. Beim Durchströmen der Säule wird das aus Molybdän entstandene 99mTc als Natriumpertechnetat aufgenommen.

Die Natriumpertechnetatlösung steht nun zur Injektion am Patienten, z.B. bei Schilddrüsenuntersuchungen, zur Verfügung. Zur Aufnahme von Szintigrammen anderer Organe werden spezielle Substanzen, die vom Körper in die entsprechenden Organe transportiert werden, mit dem Pertechnetat radioaktiv markiert.

Die 99m-Tc-Natriumpertechnetat-Lösung im  Elutionsgefäß  4  wird mit einem speziellen  Greifwerkzeug  6  aus dem  Strahlenschutzbehälter  7  herausgenommen (rechtes Bild). Der Strahlenschutzbehälter besteht aus Wolfram. Zur Sichtkontrolle ist er mit einem  Bleiglasfenster  8  versehen.

Die mit 99mTc markierte Lösung für Skelettuntersuchungen wird dem Patienten injiziert. Sie lagert sich speziell in Bereichen veränderten Knochenwachstums an. Mit Hilfe von Detektoren lässt sich die γ-Strahlung außerhalb des Körpers registrieren. Computerprogramme erstellen aus den Messwerten ein Bild des Skeletts. Das oben abgebildete Szintigramm zeigt Krebsmetastasen im Bereich des Schultergelenks und der Wirbelsäule.

Weitere Einsatzmöglichkeiten für Technetium sind:
  • Geringe Mengen von Kaliumpertechnetat KTcO4 im Kreislaufwasser verhindern wirkungsvoll die Korrosion von Eisen und niedriggekohltem Stahl. Der Einsatz ist wegen der Radioaktivität des Technetiums auf geschlossene Systeme beschränkt.
  • 95mTc findet Verwendung als Tracer. Ein Tracer ist ein Markierungsstoff, mit dem Reaktionsabläufe oder die Verteilung und Lokalisierung von Substanzen untersucht werden können.

Isotope:

Radioaktivität Nur Radionuklide, keine stabilen Isotope.
Bekannt sind Isotope von 85Tc bis 115Tc. Die Halbwertszeiten liegen zwischen Bruchteilen einer Millisekunde und 4,2 Millionen Jahren (bei 98Tc).
Von Bedeutung sind:
99Tc (β-Strahler, Halbwertszeit 2,11 × 105 Jahre)
99mTc (γ-Strahler, Halbwertszeit 6,01 Std.)
95mTc (durch Elektroneneinfang entsteht 95Mo, Halbwertszeit 61 Tage).

Redox-Potenziale:

Tc ⇌ Tc2+ + 2 e +0,40 Volt
Tc/TcO2 +0,50 Volt
Tc/TcO4 +0,60 Volt