coolreferat.com.ua сторінка 1

Технецій

Технецій (лат. Technetium), Тс, радіоактивний хімічний елемент VII групи періодичної системи Менделєєва, атомний номер 43, атомна маса 98, 9 062; метал, ковкий і пластичний.

Технецій стабільних ізотопів не має. З радіоактивних ізотопів (близько 20) практичне значення мають два: 99 Тс і 99m Tc з періодами напіврозпаду відповідно Т 1/2 = 2,12 Ч10 5 років і T 1/2 = 6,04 ч. У природі елемент знаходиться в незначних кількостях - 10 -10 г в 1 т уранової смолки.

Фізичні і хімічні властивості.

Металевий Технецій у вигляді порошку має сірий колір (нагадує Re, Mo, Pt); компактний метал (злитки плавленого металу, фольга, дріт) сріблясто-сірого кольору. Технецій в кристалічному стані має гексагональну решітку щільної упаковки = 2,735 , С = 4,391 ); в тонких шарах (менше 150 ) - Кубічні гранецентровані грати (а = 3,68? 0,0005 ); щільність Т. (з гексагональної гратами) 11,487 г / см 3, t пл +2200? 50? С; t кіп +4700? С; питомий електроопір 69 * 10 -6 омЧсм (100? С); температура переходу в стан надпровідності Тс 8,24 К. Технецій парамагнитен; його магнітна сприйнятливість при 25 0 С - 2,7 * 10 -4. Конфігурація зовнішньої електронної оболонки атома Тс 4 d 5 травня s 2; атомний радіус 1,358 ; іонний радіус Тс 7+ 0,56 .

За хімічними властивостями Tc близький до Mn і особливо до Re, в з'єднаннях проявляє ступені окислення від -1 до +7. Найбільш стійкі і добре вивчені з'єднання Tc в ступені окислення +7. При взаємодії техніці або його сполук з киснем утворюються оксиди Tc 2 O 7 і TcO 2, з хлором і фтором - галогеніди ТШХ 6, ТШХ 5, ТШХ 4, можливе утворення оксигалогенидів, наприклад ТСО 3 Х (де Х - галоген), з сірою - сульфіди Tc 2 S 7 і TcS 2. Технецій утворює також технеціевую кислоту HTcO 4 і її солі пертехнати MеTcO 4 (де Ме - метал), карбонільні, комплексні і металлорганические з'єднання. В ряді напруг Технецій варто правіше водню; він не реагує з соляною кислотою будь-яких концентрацій, але легко розчиняється в азотної та сірчаної кислотах, царській горілці, перекису водню, бромної воді.

Отримання.

Основним джерелом техніці служать відходи атомної промисловості. Вихід 99 Tc при діленні 235 U складає близько 6%. З суміші продуктів поділу Технецій у вигляді пертехнатов, окислів, сульфідів витягують екстракцією органічними розчинниками, методами іонного обміну, осадженням малорозчинних похідних. Метал отримують відновленням воднем NH 4 TcO 4, TcO 2, Tc 2 S 7 при 600-1000 0 С або електролізом.

Застосування.

Технецій - перспективний метал в техніці; він може знайти застосування як каталізатор, високотемпературний і надпровідний матеріал. З'єднання техніці. - Ефективні інгібітори корозії. 99m Tc використовується в медицині як джерело g-випромінювання. Технецій радіаціонноопасен, робота з ним вимагає спеціальної герметизированной апаратури.

Історія відкриття.

Ще в 1846 році працював у Росії хімік і мінералог Р. Герман знайшов у Ільменських горах на Уралі невідомий раніше мінерал, названий їм іттроільменітом. Учений не заспокоївся на досягнутому і спробував виокремити з нього новий хімічний елемент, який, як він вважав, міститься в мінералі. Але не встиг він відкрити свій ільменіт, як відомий німецький хімік Г. Розі, «закрив» його, довівши помилковість робіт Германа.

Через чверть століття ільменіт знову з'явився на авансцені хімії - про нього згадали як про претендента на роль «ека - марганцю», який повинен був зайняти пустувало в періодичній системі місце під номером 43. Але репутація ільменіт була сильно «підмочена» роботами Г. Розі, і, незважаючи на те, що багато його властивості, в тому числі і атомна вага, цілком підходили для елемента № 43, Д. І. Менделєєв не став оформляти йому прописку у своїй таблиці. Подальші дослідження остаточно переконали науковий світ в тому, що ільменіт може увійти в історію хімії лише з сумною славою одного з численних лжеелементов.

Оскільки святе місце порожнім не буває, претензії на право зайняти його з'являлися одна за одною. Девій, Люцій, Ніппон - всі вони лопалися, немов мильні бульбашки, ледве встигнувши з'явитися на світ.

Але ось в 1925 році німецькі вчені подружжя Іда і Вальтер Ноддак опублікували повідомлення про те, що ними виявлено два нові елементи - Мазур (№ 43) і реній (№ 75). До ренію доля виявилася прихильною: він тут же був узаконений в правах і негайно зайняв приготовлену для нього резиденцію. А ось до Мазур фортуна повернулася спиною: ні його першовідкривачі, ні інші вчені не могли науково підтвердити відкриття цього елемента. Правда, Іда Ноддак заявила, що «незабаром Мазур, подібно ренію, можна буде купувати в магазинах», але хіміки, як відомо, словам не вірять, а інших, більш переконливих доказів подружжя Ноддак уявити не могли, - список «лжесороктретьіх» поповнився ще одним невдахою.

У цей період деякі вчені почали схилятися до думки, що далеко не всі елементи, передбачені Менделєєвим, зокрема елемент № 43, існують у природі. Можливо, їх просто немає і нема чого даремно втрачати час і ламати списи? До такого висновку прийшов навіть великий німецький хімік Вільгельм Прандтль, який наклав «вето» на відкриття Мазур.

Внести ясність у це питання дозволила молодша сестра хімії - ядерна фізика, яка встигла вже до того часу завоювати міцний авторитет. Один із закономірностей цієї науки (помічена в 20-х роках радянським хіміком С. А. Щукарьова і остаточно сформульована в 1934 році німецьким фізиком Г. Маттаухом) називається правилом Маттауха - Щукарьова, або правилом заборони.

Сенс його полягає в тому, що в природі не можуть існувати два стабільні ізобара, ядерні заряди яких відрізняються на одиницю. Іншими словами, якщо у будь - якої хімічної елемента є стійкий ізотоп, то його найближчим сусідам по таблиці «категорично забороняється» мати стійкий ізотоп з тим же масовим числом. У цьому сенсі елементу № 43 явно не пощастило: його сусіди зліва і справа - молібден і рутеній - подбали про те, щоб всі стабільні вакансії довколишніх «територій» належали їх ізотопів. А це означало, що елементу № 43 випала тяжка доля: скільки б ізотопів він не мав, всі вони приречені на нестійкість, і, таким чином, їм доводилося безперервно - вдень і вночі - розпадатися, хотіли вони того чи ні.

Резонно припустити, що коли - то елемент № 43 існував на Землі в помітних кількостях, але поступово зник, як ранковий туман. Так чому ж у такому разі до наших днів збереглися уран і торій? Адже вони теж радіоактивні і, отже, з перших же днів свого життя розпадаються, як кажуть, повільно, але вірно? Але саме в цьому і криється відповідь на наше запитання: уран і торій тільки тому й збереглися, що розпадаються повільно, значно повільніше, ніж інші елементи з природною радіоактивністю (і все ж за час існування Землі запаси урану в її природних комор зменшилися приблизно в сто разів). Розрахунки американських радиохимиков показали, що нестійкий ізотоп того або іншого елемента має шанси, дожити в земній корі з моменту «створення світу» до наших днів тільки в тому випадку, якщо його період напіврозпаду перевищує 150 мільйонів років. Забігаючи наперед, скажемо, що коли були отримані різні ізотопи елемента № 43, з'ясувалося, що період напіврозпаду самого долгоживущего з них лише трохи більше двох з половиною мільйонів років, і, значить, останні його атоми перестали існувати, мабуть, навіть задовго до появи на Землі перших динозавра: адже наша планета «функціонує» у Всесвіті вже приблизно 4,5 мільярда років.

Стало бути, якщо вчені хотіли «помацати» своїми руками елемент № 43, його потрібно було цими ж руками і створювати, оскільки природа давно внесла його в списки зниклих. Але по плечу чи науці таке завдання?

Так, по плечу. Це вперше експериментально довів ще в 1919 році англійський фізик Ернест Резерфорд. Він піддав ядро ​​атомів азоту жорстокої бомбардуванню, в якій знаряддями служили весь час распадавшиеся атоми радію, а снарядами - утворюються при цьому альфа - частинки. У результаті тривалого обстрілу ядра атомів азоту поповнилися протонами і він перетворився на кисень.

Досліди Резерфорда озброїли вчених незвичайною артилерією: з її допомогою можна було не руйнувати, а створювати - перетворювати одні речовини в інші, отримувати нові елементи.

Так чому б не спробувати добути таким шляхом елемент № 43? За рішення цієї проблеми взявся молодий італійський фізик Еміліо Сегре. На початку 30 - х років він працював у Римському університеті під керівництвом вже тоді знаменитого Енріко Фермі. Разом з іншими «хлопчиками» (так Фермі жартівливо називав своїх талановитих учнів) Сегре брав участь у дослідах по нейтронному опроміненню урану, вирішував багато інших проблем ядерної фізики. Але ось молодий вчений отримав привабливу пропозицію - очолити кафедру фізики в Палермського університеті. Коли він приїхав в древню столицю Сицилії, його чекало розчарування: лабораторія, якій він мав керувати, була більш ніж скромною і вид її аж ніяк не розташовував до науковим подвигам.

Але велике було бажання Сегре глибше проникнути в таємниці атома. Влітку 1936 роки він перетинає океан, щоб побувати в американському місті Берклі. Тут, в радіаційній лабораторії Каліфорнійського університету вже кілька років діяв винайдений Ернестом Лоуренсом циклотрон - прискорювач атомних частинок. Сьогодні це невеликий пристрій здалося б фізикам ніж - зразок дитячої іграшки, але в той час перший у світі циклотрон викликав захоплення і заздрість вчених з інших лабораторій (в 1939 році за його створення Е. Лоуренс був удостоєний Нобелівської премії).

Непомітно підійшов до кінця термін перебування Сегре в США. Важко йому було розлучатися з циклотроном - про подібний обладнанні він не міг тоді й мріяти. Незадовго до від'їзду вченого прийшла в голову цікава думка: захопити з собою до Італії платівку молібдену, на яку протягом кількох місяців обрушувався потужний потік прискорених на циклотроні дейтронів - ядер важкого водню (дейтерію). Лоуренс охоче пішов назустріч своєму колезі, і той повернувся в Палермо з декількома зразками непоказного на вигляд, але дорогоцінного молібдену.

Навіщо ж вони знадобилися Сегре? «У нас були вагомі підстави думати, - писав він згодом, - що молібден після бомбардування його дейтронами повинен перетворитися на елемент з номером 43 ...» Справді, адже атом молібдену має у своєму ядрі 42 протона. Якщо дейтрон, що складається з протона і нейтрона, зуміє проникнути в ядро ​​атома молібдену, то в ньому виявиться вже 43 протона, т. Е. Як раз стільки, скільки має бути в ядрі елемента № 43.

Здавалося б, все просто, але спробуй доведи це експериментальним шляхом.Як би там не було, в січні 1937 р Сегре і його помічник мінералог Карло Пер'є закотили рукави і приступили до справи.

Насамперед вони з'ясували, що заокеанський молібден випромінює бета - частинки - швидкі ядерні електрони. Значить, в ньому дійсно «сидить» радіоактивний ізотоп, але який саме? Це може бути ізотоп як самого молібдену, так і інших елементів, наприклад цирконію, ніобію, рутенію або шуканого «сорок третього».

У результаті скрупульозного хімічного «розслідування» всі елементи, крім останнього, зуміли довести свою повну непричетність до бета - випромінювання. Після їх видалення вчені отримали, нарешті, довгоочікуваний «ека - марганець». Правда, отримали - мабуть, занадто голосно сказано: як з'ясувалося трохи пізніше, вони мали справу всього з +0,0000000001 грама нової речовини. Втім, для фізиків один десятимільярдна частка грама - не так вже й мало: відкриття Мендельову (№ 101) було зареєстровано, коли вдалося «добути» всього 17 атомів цього елемента. Для наочності наведемо такий приклад: якщо всі атоми заліза, що містяться в крихітній шпилькової голівці, рівномірно розподілити по поверхні земної кулі, то на кожному квадратному метрі «влаштується» добрий десяток мільйонів) атомів.

Отже, в червні 1937 року штучним шляхом вченим вдалося відтворити перший з «вимерлих» на Землі хімічних елементів. Не мудруючи лукаво, Е. Сегре і К. Пер'є назвали сорок третій елемент технецием, що в перекладі з грецької («технікос») значить штучний.

Хоча техніці в руках вчених було, скажімо прямо, не густо, вони все ж зуміли визначити деякі властивості нового елемента і переконалися, що він родич ренію, причому досить близький.

Цілком зрозуміло, як велике було бажання хіміків і фізиків усього світу дізнатися більше подробиць про штучне новосели таблиці Менделєєва. Але щоб вивчати технецій, потрібно було його мати. Всі розуміли, що на опромінений молібден розраховувати не доводилося: занадто бідний він був технецием. Вимагалося підшукати більш відповідну кандидатуру на роль постачальника цього елемента.

Пошуки тривали недовго: вже в 1940 році все той же Сегре і його асистентка By Цзяньсюнь виявили, що один з найбільш довгоживучих ізотопів техніці в досить солідних кількостях присутній в так званих «осколках», що утворюються при розподілі урану внаслідок опромінення його нейтронами (цей процес лежить в основі роботи ядерних реакторів). На один кілограм «осколків» доводиться кілька грамів техніці - тут вже є про що поговорити всерйоз. Не дивно, що ядерні реактори стали за сумісництвом своєрідними «фабриками», що виробляють технецій.

Спочатку продукція цих «фабрик» - важкий тугоплавкий сріблясто - білий метал - коштувала, прямо скажемо, дорогувато - в тисячі разів дорожче золота. Але атомна енергетика розвивалася досить енергійно (на те вона і енергетика!). З кожним роком «спалювалося» все більше ядерного палива, і уранові «осколки» поступово ставали не настільки дефіцитним товаром, як раніше. Ціна на технецій почала різко падати. Однак процес вилучення його з радіоактивних «осколків» дуже і дуже складний, тому ще в 1965 році кожен грам «синтетичного» металу оцінювався на світовому ринку в 90 доларів. Але виробництво його визначалося вже не частками міліграма, а десятками і сотнями кілограмів, і вчені могли тепер всебічно вивчити його властивості, спробувати визначити можливі сфери його майбутньої діяльності.

Найважливіша професія техніці визначилася досить швидко: боротьба з корозією. Ця підступна «хижачка» завдає людству величезний збиток, безжально з'їдаючи щороку десятки мільйонів тонн сталі. Металурги, правда, вміють варити нержавіючу сталь - «страва», що корозії не по зубах. Але, по - перше, така сталь значно дорожче звичайної; по - друге, стали всякі потрібні, а зробити метал одночасно і нержавіючим, і, наприклад, зносостійким не завжди можливо; нарешті, по - третє, просто не напасти стільки хрому і нікелю, без яких «нержавійку» не звариш, що не приготуєш юшку без риби. Металознавці, хіміки, фізики постійно шукають способи стримати апетит корозії, зробити її менш ненажерливої.

Вирішити антикорозійну проблему не так - то просто, але успіхів на цьому терені вже немало. Вчені виявили, зокрема, що деякі речовини мають найціннішими властивостями: вони роблять поверхню металу хімічно пасивним і, таким чином, надійно охороняють вироби від корозії. Ці речовини отримали назву інгібіторів (від латинського слова «інгібує» - гальмувати, утримувати). Самим здатним з них виявився технецій: він володіє найбільшим інгібуючим ефектом. Якщо сталеву деталь обробити розчином, в якому присутні ледь вловимі кількості пертехнатов (солей технеціевой кислоти) - всього стотисячні частки від відсотка, то вона виявиться неприступною фортецею для іржі. Навіть значне нагрівання (до 250 ° С) не в силах при цьому допомогти «агресорові».

Чималий інтерес представляє ще одна цінна властивість техніці. Відомо, що поблизу абсолютного температурного нуля (-273,16 ° С) багато метали стають сверхпроводниками, т. Е. Практично перестають надавати яке б то не було опір проходженню електричного струму. Чим вище точка переходу в надпровідний стан (так звана критична температура), тим більші перспективи обіцяє це властивість техніці. У цьому відношенні у техніці немає конкурентів: він абсолютно безперешкодно проводить струм при 8,24 К (-264,92 ° С), у той час як іншим металам для цього потрібно ще трохи «охолонути».

Вчені не втрачають надії знайти технецій в земній корі, оскільки теоретично можна припустити, що «оскільки» урану утворюються й в природних коморах цього елемента; крім того, не виключена можливість появи техніці в різних гірських породах, що містять молібден, рутеній, ніобій: їх ізотопи під дією космічних нейтронів, що досягають Землі, здатні перетворюватися на ізотопи елемента № 43.

І все ж покладати великі надії на нашу планету, мабуть, не доводиться. Ось чому багато дослідників у пошуках техніці звернули свій погляд (в буквальному сенсі) на інші небесні тіла. Ще в 1951 році американський астроном Шарлотта Мур опублікувала сенсаційне повідомлення: спектральним аналізом технецій виявлений на Сонці. Через рік англійський астрофізик Р. Мерілл знайшов лінії цього елемента в спектрі деяких зірок з сузір'їв Андромеди і Кіта. Правда, подальшими дослідженнями відкриття Мур не підтвердилося, зате існування техніці на далеких зірках незаперечно доводили сотні спектрограм.

Але найдивніше було в тому, що зоряні запаси цього елемента виявилися цілком порівнянними з вмістом цирконію, ніобію, молібдену. Може бути, технецій із сузір'я Андромеди, на відміну від земного, стабільний і тому розпаду не підлягає? Ні, це виключено. Тоді, можливо, зірки, про які йде мова, набагато молодше землі і технецій ще просто не встиг перетворитися на інші елементи? І така версія відпадає, бо ці зірки і наша планета належать до одного «поколінню».

У такому випадку напрошується єдиний висновок: всередині деяких небесних тіл технецій утворюється і в даний час. Як це відбувається, наука ще не може точно пояснити, а лише висуває ряд гіпотез. Мабуть, в процесі еволюції зірок в їхніх надрах безперервно протікають термоядерні реакції і в результаті на світ народжуються різні хімічні елементи.

Зміст



1) Загальні відомості.

2) Хімічні та фізичні властивості.

3) Отримання.

4) Застосування.

5) Історія відкриття.
Уральський хіміко-технологічний коледж.

Реферат


На тему: «Технецій».

Викладач


Ваганова Є.В.

Студент

Групи ХТОВ-01

Іванов С.А.


2004р.

Список літератури





  1. Котег К. В., Павлов О. Н., Шведов В. П., Технецій, М., 1965; Отримання Тс 99 у вигляді металу та його сполук з відходів атомної промисловості, в кн .: Виробництво ізотопів, М., 1973.




  1. Хімія (довідкове видання) / В. Шретер, К. Лаутеншлегер .: Пер. з Німецького - М .: Хімія, 1989. - Пер. вид .: НДР, 1986р.