Technetium
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Technetium [Gr. Technetos = künstlich] ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Tc und der Ordnungszahl 43.
In der Natur kommt es nur in verschwindend geringen Mengen vor, da es kein stabiles Isotop gibt.
| Eigenschaften | |||||||||||||||||||||||||||||||
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| Allgemein | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Name, Symbol, Ordnungszahl | Technetium, Tc, 43 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Serie | Übergangsmetalle | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Gruppe, Periode, Block | 7, 5, d | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Aussehen | silbrig grau metallisch | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Massenanteil an der Erdhülle | 5 · 10-16 % | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Atomar | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Atommasse | 98,9063 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Atomradius (berechnet) | 135 (183) pm | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Kovalenter Radius | 156 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||
| van der Waals-Radius | - | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronenkonfiguration | [Kr]4d65s1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronen pro Energieniveau | 2, 8, 18, 14, 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Oxidationszustände (Oxide) | 7 (stark sauer) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Normalpotential | 0,400 (Tc2+ + 2e- → Tc) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronegativität | 1,9 (Pauling-Skala) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 1. Ionisierungsenergie | 702 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 2. Ionisierungsenergie | 1470 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 3. Ionisierungsenergie | 2850 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Physikalisch | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Aggregatzustand | fest | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Kristallstruktur | hexagonal | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Dichte (Mohshärte) | 11500 kg/m3 (-) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Magnetismus | - | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Schmelzpunkt | 2430 K (2157 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Siedepunkt | 4538 K (4265 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Molares Volumen | 8,63 · 10-6 m3/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Verdampfungswärme | 660 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Schmelzwärme | 24 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Dampfdruck | 0,0229 Pa bei 2473 K | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Schallgeschwindigkeit | - | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Verschiedenes | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Spezifische Wärmekapazität | 210 J/(kg · K) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektrische Leitfähigkeit | 6,7 · 106 S/m | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Wärmeleitfähigkeit | 50,6 W/(m · K) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Langlebige Isotope | |||||||||||||||||||||||||||||||
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| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Normbedingungen. | |||||||||||||||||||||||||||||||
Eigenschaften
Technetium ist ein silbergraues radioaktives Mettall, dass in seiner Erscheinung dem Platin ähnelt. Dennoch tritt es meist als graues Pulver auf. Es wird aus den Spaltprodukten des Urans in Kernreaktoren erzeugt. Das Isotop mit der längsten Halbwertszeit von 4,2 Millionen Jahren ist das Tc 98. Seine Position im Periodensystem liegt zwischen Rhenium und Mangan, daher sind seine Eigenschaften diesen sehr ähnlich.
Neben Technetium ist Promethium das einzige Element mit Atomgewicht unterhalb von Blei, von dem kein stabiles Isotop existiert.
Technetium läuft in feuchter Luft langsam an. Unter oxidierenden Bedingungen ist es als Pertechnetat (TcO4)-) beständig. In Königswasser, Salpetersäure und konzentrierter Schwefelsäure löst es sich auf, in Salzsäure ist es beständig. Dieses Element verhindert bei Stählen sehr gut die Korrosion. Bei Temperaturen unterhalb von 11 K ist es supraleitend. Technetium kommt in den Oxidationsstufen +2, +4, +5, +6 und +7 vor.
Technetium besitzt charakteristische Spektrallinien bei 363 nm, 403 nm, 410 nm, 426 nm, 430 nm, und 485 nm.
Metallisches Technetium ist leicht paramagnetisch, das bedeutet, dass sein magnetischer Dipol sich zu externen Magnetfeldern ausrichtet, obwohl Technetium selbst nicht magnetisch ist.
Geschichte
Für viele Jahre gab es eine Lücke zwischen den Elementen mit den Ordnungszahlen 42 und 44. Viele Forscher wollten das fehlende Element entdecken und machten sich dies zur Aufgabe, da seine Position im Periodensystem die Annahme stärkte, dass es leichter zu finden sei als andere unentdeckte Elemente mit höheren Ordnungszahlen.
Fehlgeschlagene Entdeckungen
Die erste vermeintliche Spur wurde im Jahr 1828 gefunden. Man gab dem Element den Namen Polinium, allerdings stellte sich heraus, dass es sich bei dem Fund um unreines Iridium handelte. 1846 wurde Ilmenium gefunden, der für das fehlende Element gehalten wurde. Es stellte sich heraus, dass es unreines Niob war. 1847 wiederholte sich der Fehler mit der „Entdeckung“ von Pelopium.
1877 meldete der russische Chemiker Serge Kern die Entdeckung des fehlenden Elementes in Platinerz. Kern nannte das vermeintliche Element Davyum, nach dem englischen Chemiker Sir Humphry Davy. Der Fund stellte sich jedoch als Mischung aus Iridium, Rhodium und Eisen heraus.
Eine weitere vermeintliche Entdeckung fand im Jahr 1896 mit Lucium statt, bei diesem Fund handelte es sich jedoch um Yttrium. Schließlich schloss der japanische Chemiker Masataka Ogawa aus der Analyse eines Minerals die Anwesenheit von Nipponium (benannt nach Nippon, dem japanischen Wort für Japan), welches er für das Element mit der Ordnungszahl 43 hielt. Spätere Analysen ergaben, dass die Analysen nicht auf das Nipponium, sondern auf Rhenium deuteten.
Entdeckung des Elementes
Erst 1937, 66 Jahre nachdem Dimitri Iwanowitsch Mendelejew viele der Eigenschaften Technetiums, welches er Eka-Mangan nannte, vorhergesagt hatte, wurde Technetium in Palermo von Emilio Segrè und Carlo Perrier entdeckt.
Anfang 1937 erhielt Segrè eine mit Deuteronen bombardierte Molybdänfolie (Deflektor aus einem Zyklotron der University of California, Berkeley, USA) von Ernest Lawrence, aus dem Segrè und Perrier das durch radioaktive Umwandlung gebildete neue Element isolierten. Als erstes künstlich hergestelltes Element erhielt es den Namen Technetium.
Deuteronen setzen Molybdän unter Neutronenemission zu Technetium um.
Das meiste auf der Erde vorhandene Technetium ist ein Nebenprodukt des nuklearen Zerfalls von Uran. Kein Isotop Technetiums besitzt eine Halbwertszeit von mehr als 4,2 Millionen Jahren. Daher stärkte die Entdeckung Technetiums in Roten Riesen 1952 die Theorie, nachder Sterne gegen Ende ihrer Existenz schwere Elemente produzieren.
Anwendungen
Technetium ist eines der besten Rostschutzmittel sowie eine wertvolle Quelle für Betastrahlen. Ammoniumpertechnetat ist ein besonderer Korrosionsschutz für Stahl. Ein Zusatz von fünf ppm Kaliumpertechnetat, KTcO4 in belüftetem entionisiertem Wasser schützt einfachen Kohlenstoffstahl bis zu einer Temperatur von 250 °C vor Korrosion. Wegen der Radioaktivität von Technetium ist diese Anwendung auf geschlossene Systeme beschränkt. 95mTc (m steht für metastabil) mit einer Halbwertszeit von 61 Tagen wird als radioaktiver Tracer genutzt. 99mTc mit einer Halbwertszeit von 6,01 Stunden, aufgrund seiner kurzen Halbwertszeit, seiner emittierten Gammaenergie und seiner Fähigkeit sich an viele aktive Biomoleküle anzulagern, wird es für szintigrafische Untersuchungen der Schilddrüse, der Speicheldrüse und anderen Organen verwandt. Auch die radioaktive Markierung von monoklonalen Antikörpern zum Nachweis von Entzündungen ist möglich. Es wird in der Nuklearmedizin für die Krebsdiagnose benutzt.
Organische Technetiumverbindungen werden bei der Herstellung von Knochenabbildungen verwendet. Weiterhin ist Technetium bei Temperaturen von 11 Kelvin und darunter ein sehr guter Supraleiter. Technetium ist für Besitzer der O.R.N.L-Erlaubnis käuflich erwerbbar. Der durchschnittliche Preis beträgt 60 Dollar pro Gramm.
Quellen Technetiums
Der Anteil Technetiums an der Erdhülle und Erdkruste ist mit einem Anteil von 1,2 x 10-19 % die drittgeringste und ist wenig höher als Francium und Astat.
Seit man die Existenz eines Elementes mit der Ordnungszahl 43 annahm, wurde auf der Erde nach natürlichen Vorkommen desselben gesucht. Erst 1962 konnte Tc 99 in Pechblende aus Katanga in Afrika spektrografisch als Zerfallsprodukt des Urans nachgewiesen werden, welches bei einer Spontanspaltung von U 238 entstand.
Für medizinische Zwecke wird 99Mo durch Neutronenbeschuß in 99Tc umgewandelt. An Aluminiumoxid absorbiert kommt es in abgeschirmten Boxen, sogenannten Generatoren, für dezentrale Anwendungen in den Handel. Künstlich kann Technetium im Kilogramm-Maßstab als Uran-Spaltprodukt hergestellt werden. In Spaltreaktoren entsteht Technetium bei der Uranspaltung in größeren Mengen.
Im Weltraum konnte Technetium in Roten Riesen der S-; M- und N-Klasse nachgewiesen werden. Hier sind die Kräfte innerhalb des Sterns so groß dass auch schwere Elemente wie Technetium entstehen können.
Vorsichtsmaßnahmen
Technetium ist unterschiedlich radioaktiv. Es ist daher entsprechend seiner Strahlungsintensität in einem Strahlenschutzbehälter zu lagern.
Verbindungen
TcF5 gelb, kristallin bei Raumtemp. fest, Schmelzpkt. 50°C
TcF6 gelb, kristallin bei Raumtemp. fest. Schmelzpkt. 37,4°C, Siedepkt. 55,3°C
TcCl4 rot, kristallin bei Raumtemp. fest. Siedepkt. 300°C
TcCl6 grün, Schmelzpkt. 25°C
TcBr4 rotbraun, fest bei Raumtemp.
TcO2 schwarz, sublimiert bei ca. 1000 °C; Dichte: 6,9 kg/dm³
TcO7 blassgelbe, kristallin, stark hygroskopisch, Schmelzpkt. 119,5 °C, Siedepkt. 310,6 °C