Teknecio: unua sintetika elemento, kiu savis milionojn vivoj

En la perioda tabelo de Dmitrij Ivanoviĉ Mendelejevo estas ĉelo kun numero 43. Longaj jaroj ĝi restis malplena. Ĝia loĝanto ne donis sin al kemikistoj de la 19-a jarcento, kaŝante sin de la plej persistaj ŝafistoj de elementoj. Tamen, okazis, ke la problemo ne estis en la komplikeco de ekstraktado, sed en la natura naturo de tiu substanco: ĝi simple ne povis konserviĝi sur la Tero ekde ties formiĝo. Hodiaŭ ni konas tiun elementon kiel teknecion — unua elemento kiu estis kreita artefarme, kaj samtempe elemento, kiu ĉiutage savas milojn da vivoj en hospitaloj tra la tuta mondo.

Teknecio — la ununura elemento pli leĝera ol plumbo, kiu ne havas stabilajn izotopojn. Ĝia loko en la tabelo estas triumfo de la antaŭdira forto de scienco kaj samtempe monumento al homa inventempeco.

43-a elemento: profecio de Mendelejevo

En 1869, kiam Dmitrij Ivanoviĉ Mendelejevo prezentis al la mondo sian periodan tabelon, en ĝi estis 63 elementoj kaj kelkaj malplenaĵoj. Li ne nur lasis malplenaĵojn — li aŭde antaŭdiris la proprecojn de ne malfermitaj substancoj. Por la elemento sub numero 43, kiu lokiĝis sub manganeo en la sesta grupo, la sciencisto antaŭdiris proprecojn, nomante ĝin «eka-manganeo» (el sanskrito «eka» — unu).

En la sekvaj dek jarcentoj kemikistoj serĉis la mankantan elementon en manganaĵoj, mineraloj kaj kompleksaj restoj de kemiaj produktadoj. Estis kaj grandaj deklaroj pri malkovro: la elemento estis nomita «ilmio», «niponio», «lurio». Tamen, neniu el ili estis konfirmita. Hodiaŭ ni scias kial: teknecio estas radioaktiva, kaj ĝiaj plej longvivaj izotopoj kun periodo de duono de vidaĵo proksime de 4 milionoj da jaroj longe estis forigitaj el la terkrubo ekde ties formiĝo.

Kial «teknecio»? Artefarma deveno de la nomo

Svojan nomon la elemento ricevis el la greka vorto «τεχνητός» (teknetos), kiu signifas «artefara». La nomo estis profetia duoble: teknecio iĝis unua kemia elemento, kiu estis ricevita artefarme, ne el naturaĵo.

Historio de malkovro: molibdena folio el Berkeley

En 1937, la itala fizikisto Emilio Segre laboris en Usono, en la laboratorio de Ernesto Lawrence — inventisto de la ciklotrono. Segre rimarkis la stran radioaktivon de unu el la uzitaj detaloj de la akcelilo — molibdena folio, kiu servis kiel celo por deutonoj.

La sciencisto supozis, ke pro nukleaj reakcioj en molibdeno (atoma numero 42) formiĝis nova elemento kun numero 43. Li prenis la folion kun si al Palermo, kie kun la mineralogo Karlo Perrieri li faris serion da kompleksaj kemiaj operacioj. Ili sukcesis ekstrakti la novan radioaktivan elementon en puraj, kvankam mikroskopaj, kvantoj.

Fundamenta karakterizaĵo: la plej leĝera sen stabilaj izotopoj

Teknecio — la plej leĝera elemento de la perioda tabelo, ne havanta unu el la stabilaj izotopoj. Siaj «longvivaj» formoj: Tc-97 (periodo de duono de vidaĵo 2,6 milionoj da jaroj), Tc-98 (4,2 milionoj da jaroj) kaj la plej uzebla el la izotopoj — Tc-99 (periodo de duono de vidaĵo 211 000 jaroj).

Laŭ tio, naturaj teknecioj ĉiuj ajn estas sur la Tero. En malgrandaj, sekaj kvantoj (aproxime 1 nanogramo sur tunon da urana rudaĵo) ili formiĝas en la procezo de spontana disdivido de urano-235. En ĉiu momento en la terkrubo troviĝas proksime de 18 000 tunoj da teknecio — sed tiu metalo «dissolviĝis» en grandaj kvantoj da rokmasso.

Neatenditaj proprecoj: de superkondukteco al kemia kovaraĵo

Fizikaj proprecoj. Teknecio — arĝentkolora transira metalo. Sia krystalografia strukturo je normalaj kondiĉoj — heksagona, li estas formigebla kaj plasta. Neatendite, je malaltaj temperaturoj teknecio iĝas superkonduktilo.

Chemia multformeco. Por teknecio estas karakterizaj oksidaĵaj gradoj de −1 ĝis +7, kaj la plej stabilaj formo estas la sepvalenta teknecio (Tc⁷⁺). Krome, kemikistoj ofte komparas ĝin kun renio. Tiu multformeco kreas gravajn problemojn dum la perado de uzata nuklea brulaĵo: nepreĝoj oksidoredukciaj reakcioj kun partopreno de teknecio komplikigas la procesojn de disigo de urano kaj plutonio.

La ĉefa apliko hodiaŭ: nuklea medicino kaj teknecio-99m

Hodiaŭ la plej granda kvanto da teknecio estas ekstraktata el la restoj de la atoma industrio — el uzataj brulaĵaj stangoj de nukleaj reaktoroj. La elŝovo de izotopo Tc-99 dum la divido de urano-235 estas proksime de 6%. Tamen, la fokuso ne estas sur la longvivanta Tc-99, sed sur ĝia mallongvivanta nuklea izomerio — Tc-99m (m signifas metastabilan, nuklean ekscititan staton) kun periodo de duono de vidaĵo nur 6 horoj.

Tiu izotopo — unu el la fundamentaj pietroj de la moderna nuklea medicino. Sur ĝia bazo oni produktas radioparafarmaciajn preparataĵojn por la diagnozo de kanceroj, la evaluo de la kardio-irado kaj la esploro de la funkcioj de multaj internaj organoj. La mekanismo estas tiel: Tc-99m elsendas gama-radiacion, kiu facile estas registrobla per specialaj kameroj. La izotopo estas enmetita en la korpo (ofte en ligita formo kun molekuloj, tropaj al certaj ŝtonoj) kaj sendas signalon, kiu permesas al la kuracistoj «vidi» kanceron, fokuson de inflamo aŭ lokon de iskemia muskolo de la kardio.

La mallonga periodo de duono de vidaĵo de la radioizotopo permesas akiri precizan bildon kaj rapide forigi la substancan el la korpo, kaŭzante minimuman radian damaĝon. Jare en la mondo pli ol 20 milionoj da diagnozaj proceduroj estas faritaj per uzo de teknecio-99m. En Rusio la produktado de generiloj de teknecio-99m okupiĝas de entreprenoj de la scienca divizio de Rosatom.

Periculo kaj ekologio: longvivanta restado

La longvivanta teknecio-99 (T_1/2 = 211 000 jaroj) prezentas gravan ekologian problemon. En uzata nuklea brulaĵo ĝia enhavo atingas centojn da gramoj sur tunon. Tiu izotopo estas mova en la ĉirkaŭa medio kaj povas akumuliĝi en biologiaj objektoj. Tial, entombigo de Tc-99 — unu el la taskoj dum la kreado de tombejoj por radioaktivaj restoj. Ĝia periodo de duono de vidaĵo kaj kemia movebleco devigas serĉi specialajn matricojn por fidela izoliĝo.

Estonteco de la elemento: kataliziloj, superkonduktiloj kaj novaj radioparafarmaciaj preparataĵoj

Hodiaŭ teknecio restas niŝa, sed tre grava elemento en la diagnoza medicino. Tamen, ĝia potenco estas pli vasta. Teknecio — perspektiva materialo por la farado de kataliziloj (ekzemple, por la dегidratio de organikaj kombinaĵoj) kaj komponantoj de altatemperaj superkonduktilaj alojoj. Ankaŭ kemikistoj disvolvas metodojn por la rekuperado de teknecio el likaj radioaktivaj restoj per sorbentoj kaj novaj kombinaĵoj por adresata nuklea medicino, inkluzive de teranostiko (diagnozo kaj terapio per unu molekulo).

Estonte eble aperos novaj metodoj por la rekuperado de Tc-99m el reaktoroj kaj akceliloj, kio faros la diagnozon plu disponebla. Ankaŭ perspektive estas la uzo de izotopo Tc-99 en nukleaj baterioj por aparatoj, kiuj funkcias dek jaroj sen rekargado.

Permanent link to this publication: