Technetium: Het element

Technetium is in 1937 ontdekt door de Italianen Carlo Perrier en Emilio Segrè toen ze een molybdeen monster onderzochten. Het monster was in een cyclotron gebombardeerd met deuteriumkernen waardoor de isotoop technetium-97 (97Tc) ontstond. ‘Technetium" verwijst naar het Grieks ‘technetos’ wat kunstmatig betekent. Mendelejev heeft het bestaan van dit element in 1869 voorspeld.

Plaats van het element in het periodiek systeem

Technetium is een scheikundig element met symbool Tc en atoomnummer 43. Het is een zilvergrijs overgangsmetaal. Het is de eerste element in het periodiek systeem zonder stabiele isotopen; praktisch alle technetium atomen worden synthetisch geproduceerd. In de natuur voorkomende technetium ontstaat in een splijtingsproces in uraniumerts of door het invangen van een neutron door molybdeen. Technetium is een radioactief metaal met het uiterlijk van platina en heeft een hexagonale structuur. Technetium is het lichtste element in het periodiek systeem dat radioactief is.

Algemene eigenschappen van het element technetium

Chemische eigenschappen van het element technetium

Fysche eigenschappen van het element technetium

Isotopen van technetium

De stabielste radio-isotopen van technetium zijn 98Tc, 97Tc en 99Tc, totaal zijn er circa 30 technetium isotopen (synthetisch) geproduceerd met halveringstijden van enkele uren tot miljoenen jaren.

Stabielste radioactieve isotopen zijn dus technetium-98 met halveringstijd van 4,2 miljoen jaar, technetium-97 (halveringstijd 2,6 miljoen jaar) en technetium-99 (halveringstijd: 211.000 jaar). Voorbeelden van andere radio-isotopen, gekenmerkt door massagetallen, zijn Technetium-93 (halveringstijd: 2.73 uur), technetium-94 (halveringstijd: 4.88 uur), technetium-95 (halveringstijd:20 uur), en technetium-96 (halveringstijd: 4,3 dagen).

Technetium heeft tal van nucleaire isomeren, zoals Technetium-97m (97mTc) met halveringstijd van 91 dagen, technetium-95m (95mTc) halveringstijd 61 dagen, technetium-99m (99mTc) halverings 6 uur. Technetium-99m (99mTc) zendt alleen gammastralen uit en vervalt daarmee tot technetium-99.

Technetium-99 (99Tc) product van de splijting van uranium-235 (235U), is meest voorkomende isotoop van technetium.

De stabielste isotopen van technetium

Het voorkomen en productie van van technetium

Van nature komt technetium op aarde nauwelijks voor. Het metaal ontstaat als splijtingsproduct van uranium of door het bombarderen van molybdeen met neutronen. Langlevende technetium isotopen in de natuur zijn bijproducten van de splijting van uranium in ertsen. Zeer kleine hoeveelheid technetium bestaat als splijtingsproduct in uraniumerts. Een kilogram uranium bevat circa 1 nanogram (10-9 gram) technetium.

Splijtingsproducten

Grote hoeveelheden van technetium-99 wordt elk jaar geproduceerd uit splijtstofstaven, De splijting van een gram uranium-235 in kernreactoren levert 27 mg technetium-99 op. Andere splijtbare isotopen produceren ook soortgelijke opbrengsten technetium, zoals uranium-233 en plutonium-239. Ongeveer 80 ton technetium is geproduceerd in kernreactoren in de tien jaar tussen 1983 en 1994, de grootste bron van technetium.
Technetium-99 wordt geproduceerd door de kernsplijting van zowel uranium-235 en plutonium-239. Het bevindt zich dus in radioactive afval. Van 1945 tot 1994 kwam ongeveer 250 kg technetium-99 in het milieu door atmosferische kernproeven. De hoeveelheid technetium-99 van kernreactoren in het milieu tot 1986 is circa 1600 kg, door opwerking van splijtstof; veel er van is in zee geloosd. Recycling methoden hebben de uitstoot verminderd. Vanaf 2000 is door wetgeving de hoeveelheid ingeperkt tot 140 kg per jaar. Door het lozen van technetium in de zee bevatten schaal-en schelpdieren een kleine hoeveelheid van het element.

Splijtingsproducten voor commercieel gebruik

De metastabiele isotoop technetium-99m wordt continu geproduceerd als een splijting product uit de splijting van uranium of plutonium in kernreactoren. Wat overblijft na plutonium-uranium extractie bevat een hoge concentratie van technetium TCO-4 maar bijna alles is technetium-99, niet technetium-99m.
Tweederde van het aanbod technetium in de wereld komt uit twee reactoren; de National Research Universal Reactor in Ontario, Canada, en de Hoge Flux Reactor bij Nuclear Research and Consultancy Group in Petten, Nederland.

Kenmerkende eigenschappen

De chemische eigenschappen van technetium liggen tussen die van mangaan en rhenium, het zijn buren in het periodiek systeem. Het metaal lost op in koningswater, salpeterzuur en geconcentreerd zwavelzuur, niet in zoutzuur. Technetium wordt supergeleidend bij temperaturen beneden -262°C. Technetium-99 vervalt door emmisie van beta- deeltjes met lage energie (zonder gammastraling) en de lange halfveringstijd geeft aan dat het verval langzaam verloopt.

Toepassingen van technetium

• Ammoniumpertechnetaat (NH4TcO4) is een krachtig roestwerend middel dat staal kan beschermen.
• Technetium-99 is voorgesteld voor gebruik in opto-elektronische inrichtingen en nucleaire batterijen.
• Technetium-99 wordt gebruikt als, gammastraling vrije bron, van beta-deeltjes. En ingezet in onderzoek en in de industrie

Biologie

• De gammastralen-uitzendende nucleaire isomeer-technetium-99m ("m" betekent instabiele nucleaire isomeer) wordt gebruikt als radioactieve isotoop in medische tests, bijvoorbeeld als het radioactieve onderdeel van een tracer die medische apparatuur detecteert in het menselijk lichaam.
• Er zijn meer dan 50 radiofarmaca gebaseerd op technetium-99m voor visualisatie en functionele studies van hersenen, myocardium, schildklier, longen, lever, galblaas, nieren, skelet, bloed en tumoren.
• De langer levende isotoop technetium-95m, met een halfveringstijd van 61 dagen, wordt gebruikt als een radioactieve tracer om de beweging van technetium te bestuderen in het milieu en in plantaardige en dierlijke systemen.

Invloed van technetium op milieu en volksgezondheid

• Doordat technetium in de natuur niet voorkomt komen mensen in het algemeen niet met technetium in aanraking. Mensen die met het materiaal werken dragen, in voorschriften vastgelegd, beschermende kleding.
• Technetium speelt geen biologische rol en behoort niet aanwezig te zijn in het menselijk lichaam.
• Technetium wordt geproduceerd tijdens kernsplijting.
• Het blijkt een lage toxiciteit te hebben. Geen verandering in bloed, lichaam, en organen worden gedetecteerd bij proefdieren die weken lang 15 ug technetium-99 per gram voedsel hebben ingenomen.
• De radiologische toxiciteit van technetium is een functie van de soort verbinding, soort straling en de halfveringstijd van het isotoop.
• De meest voorkomende isotoop, technetium-99, is een zwakke beta straler; de straling wordt tegengehouden door laboratoriummuren en glaswerk waarin het zich bevindt.
• Het gevaar bij het werken met technetium is het inademen van stof; radioactieve besmetting in de longen vergroot de kans op kanker. Maar dit geldt voor veel stoffen.
• Voor de meeste werk, volstaat een zorgvuldige product handling onder een afzuigkap, en zijn ‘handschoenkastjes’ niet nodig.