43 Tc Technetium
Atommasse:
98
Fase (ved 25 °C):
Fast
Smeltepunkt:
2157 °C / 2430 K
Kokepunkt:
4265 °C / 4538 K
Vis flere fakta
Gruppe:
7
Periode:
5
Blokk:
d
Elektronkonfigurasjon:
[Kr]5s<sup>2</sup>4d<sup>5</sup>
Elektronegativitet:
1,90
Tetthet (ved 25 °C):
11,50 g/cm³
Vis færre fakta

Technetium

Technetium er et uvanlig radioaktivt metall da det med et atomnummer på 43 likevel ikke har noen stabile isotoper. Isotopen med lengst levetid er 98Tc med en halveringstid på ca. 4,2 millioner år. Det er derfor ikke mulig å finne technetium i naturen, siden det som fantes den gangen jorden ble til for lengst er gått i stykker (desintegrert).

I dag kan vi lage technetium kunstig i kjernefysikklaboratorier og kjernereaktorerer. Faktisk så er en ikke ubetydelig del av det radioaktive avfallet fra kjernekraftverk technetiumisotopen 99Tc, og siden den er relativt langlivet er denne en av de mest problematiske komponentene i avfallet fra kjernekraftverk (halveringstid ca. 212 000 år).

Det finnes imidlertid en såkalt metastabil tilstand av 99-technetium, vi betegner den gjerne som 99mTc, som har en halveringstid på bare 6 timer. Denne har spesielt gunstige strålingsegenskaper og er den mest brukte radionukliden (radioaktive atomkjernen) til nukleærmedisinske undersøkelser verden over.

Som metall har det en sølvaktig glans og ligner platina, men er oftest fremstilt som grått pulver da det ikke har mange anvendelser som metall.

Anvendelser

I tillegg til medisinsk bruk så benyttes 95Tc-isotopen som praktisk kilde for γ-stråling da den har en halveringstid på 61 dager.

Technetium har vist seg å ha en overraskende anvendelse i det at den kan beskytte stål mot korrosjon i vandig miljø. Dette ved at vannet tilsettes kaliumpertecnetat(VII) (KTcO4). Så lite som 55 ppm av forbindelsen i vann er nok til å hindre korrosjon selv for vann under høyt trykk og ved temperaturer på 250 oC. Uheldigvis finnes det ingen ikke-radioaktive isotoper av technetium, så dette kan kun benyttes i godt lukkede anlegg.

Technetium viser også katalytiske egenskaper på linje med rhenium og palladium. For enkelte prosesser, som dehydrogenering av isopropylalkohol, er det en bedre katalysator enn både rhenium og palladium. Ulempen er igjen dens radioaktivitet slik at mulige praktiske applikasjoner er heller små.

I kroppen

Technetium i seg selv er ikke viktig for biologiske prosesser da den i praksis hadde forsvunnet fra jorden gjennom desintegrasjon lenge før biologiske prosesser kom i gang på jorden.

Technetium har derimot funnet sin anvendelse innen medisin slik at en kan finne spor av det i personer som har hatt behov for slik behandling.

Medisinsk

Isotopen technetium-99m er den radioaktive isotopen som brukes mest i nukleærmedisin i dag (dvs. bruk av radioaktive isotoper til terapi eller diagnose av sykdom). Den har en halveringstid på bare 6 timer og sender ut gammastråler. Ved å kombinere denne isotopen med ulike molekyler kan vi studere en mengde ulike forhold i kroppen, slik som funksjonen av nyrene, påvisning av blodpropp i lungene eller spredning av kreft fra en svulst til skjelettet. En av de viktigste undersøkelsene med denne isotopen er studier av hjertet. Ved injeksjon av en liten mengde radioaktivt materiale er det mulig å kartlegge forholdene i hjertemuskelen for å finne områder hvor vevet er død, områder hvor blodtilførslen er redusert i tilstander hvor hjertet arbeider hardt og de områder hvor vevet er normalt. En slik kartlegging er meget viktig etter et hjerteinfarkt, og spesielt når en skal velge ut pasienter som kan ha utbytte av operasjon for å bedre blodtilstrømningen til hjertemuskulaturen (by-pass operasjon). Hvordan kan en enkelt radioaktiv isotop ha så mange anvendelsesmuligheter? Det er ikke isotopen selv men de kjemiske og fysiske egenskapene til de molekylene vi kombinerer den med som bestemmer hvor i kroppen legemiddelet samler seg etter injeksjon i blodbanen.

Den blir koblet til antistoffer som binder seg til kreftceller og så injisert i kroppen. Kreftforekomstene kan finnes innen få timer ved å avbilde γ-strålingen fra kroppen. Metoden er egnet for å avdekke kreftforekomster som ellers er vanskelige å oppdage. Metoden er i salg under betegnelsen Scintimun.

Dersom 99mTc blir injisert sammen med en tinn-forbindelse så bindes den til de røde blodcellene og kan bli brukt for å kartlegge sirkulasjonssystemet for blod i kroppen. Dersom 99mTc kobles til et difosfation, bindes den sterkere til hjertemuskelen slik at skader fra hjerteattakk kan studeres.

Biproduktet fra 99mTc, 99Tc er en β-emitter med en halveringstid på 212 000 år. Det skilles raskt ut fra kroppen på normale måter slik at den gir lite bidrag til kroppens ellers naturlige bakgrunnstråling.

I dag brukes technetium-99m ved ca 20 sykehusavdelinger over hele Norge. Hvorledes klarer man å lage og distribuere radioaktive legemidler med en radioaktiv isotop som gir så kort brukstid? Her må en benytte seg av en ny legemiddelform, en radionuklidegenerator (populært kalt en technetiumku). Sykehusavdelingene får tilsendt en slik generator en gang i uken, og ved å sende en steril saltoppløsning gjennom generatoren hver morgen, får en løst opp den mengde technetium-99 som er blitt dannet. Isotopen som danner technetium-99m i generatoren heter molybden-99. I Norge har vi hatt molybdengruver en rekke steder, den meste kjent var Knaben gruve ved Kvinesdal. Tidligere ble nøytronbestråling av molybden-99 i atomreaktorer oftest brukt til fremstilling av molybden-99. I dag fremstilles molybden-99 til medisinsk bruk ved fisjon av uran-235.

Denne radioaktive løsningen fra radionuklidegeneratoren brukes deretter til å fremstille de ulike radioaktive legemidlene på sykehusavdelingen umiddelbart ført bruk. Legemiddelprodusentene har laget enkle preparasjonssett for undersøkelse av ulike sykdommer.

I miljøet

Technetium er ikke et naturlig grunnstoff, men dannes i flere tonn per år som et biprodukt i brenselsstavene i atomkraftverk. Selv om det ikke skal skje, så unnslipper litt av dette til naturen slik at det legges til vår radioaktive bakgrunnsstråling.

Historie

Plassen til technetium i periodesystemet sto lenge tom selv om egenskapene grovt sett har vært kjent. Grunnstoffet ble rapportert oppdaget flere ganger og gitt navn som davyum, lucium, masurium og nipponoum, men ingen av disse funnene viste seg å være korrekte. Nipponium ble først rapportert laget i 1908 i Japan. Senere analyser viste derimot at de hadde analysert rhenium (grunstoff 75) og ikke grunnstoff 43. Det hører til historien at rhenium ble oppdaget av andre før en fikk påvist at nipponium var grunnstoff 75. Grunnstoffet masurium ble foreslått i 1925 av en gruppe tyske kjemikere (Ida Tacke, Walter Noddack og Otto Berg), men arbeidet ble antatt å være feilslått. I ettertid (1999) er forsøkene deres blitt gjentatt og vist at de har vært sensitive nok til å kunne detektere dette grunnstoffet. De kan dermed ha vært de første til å bevise at dette grunnstoffet eksisterer.

Oppdagelsen til technetium er i dag tilskrevet forskerne Emilio Segrè og Carlo Perrier i Italia i 1937 hvor de separerte 97Tc-isotopen fra molybdenprøver som var blitt bombardert med deuteriumkjerner over flere måneder i en syklotron i Berkeley i California. Technetium ble da det første grunnstoffet som ble kunstig fremstilt, og har fått navnet fra det greske ordet for kunstig, τεχνητός.

Fremstilling

Den metastabile isotopen 99mTc blir ekstrahert fra brukte fisjonsstaver innen kjerneindustrien, eller laget spesielt ved nøytronbombardering av 98Mo for å lage 99Mo. 99Mo desintegrerer til 99mTc med en halveringstid på 67 timer, og de to stoffene er lett å skille fra hverandre.

Forekomst

Technetium er et radioaktivt metall med relativt lav halveringstid. Den mest langlevde isotopen har riktignok en halveringstid på hele 4,2 millioner år, men sett i sammenheng med jordens alder på ca 4,7 milliarder år så vil alt technetium som var med i dannelsen av jorden for lengst være desintegrert.

De kjernefysiske prosessene i vår sol er i stand til å konvertere hydrogen og helium til tyngre kjerner helt opp til jern (atomnummer 26), men ikke tyngre. Det vakte derfor stor interesse da en i 1952 kunne påvise mengder av technetium i stjerner kjent som røde kjemper. Siden alle isotoper av technetium er kortlevde i forhold til levealderen til stjerner, viste dette at slike større stjerner er i stand til å lage de tyngre grunnstoffene. Men selv om røde kjemper kan lage en rekke tyngre grunnstoffer, trengs supernovaer for å lage de tyngste grunnstoffene som gull, jod og uran. Siden en rekke tyngre grunnstoffer er helt nødvendige i biologiske prosesser, spesielt jod, så har man tatt dette som bevis på at vi alle er satt sammen av biter av stjernestøv.

Siden technetium ikke finnes i naturlige forekomster, dannes det i kjernefysiske anlegg eller i forskningslaboratorier. Produksjonen er på flere tonn per år da det er et biprodukt i atomkraftverk. Metallet blir som regel ekstrahert fra brukte brenselsstaver fra slike kraftverk. Selv om produksjonen er stor så er det kun en meget liten del som har kommersiell anvendelse.

Technetium kan likevel finnes naturlig i uranmalmer hvor det blir dannet som et resultat av spontan fisjon, men mengdene er meget små.

Kjemien

Metallet korroderer ikke men danner en grå patina i fuktig luft. Det løses i salpetersyre og svovelsyre, men ikke i saltsyre.

Technetium danner oksidene TcO2 og Tc2O7 og eksisterer i løsning som pertechnat(VII)-ionet (TcO4-) under oksiderende betingelser. De vanlige oksidasjonstallene for technetium er 0, +2, +4, +5, +6 og +7.