Технеций
Другие рефераты
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
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
