Tecnezio

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Tecnezio
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico tecnezio, Tc, 43
Serie metalli di transizione
Gruppo, periodo, blocco 7, 5, d
Densità 11500 kg/m3
Durezza 5
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Proprietà atomiche
Peso atomico [98,91] amu[1]
Raggio atomico (calc.) 135 (183) pm
Raggio covalente 156 pm
Raggio di van der Waals 128 pm[2]
Configurazione elettronica [Kr]4d55s2[1]
e per livello energetico 2, 8, 18, 13, 2
Stati di ossidazione +4, +5, +6, +7[1] (acido forte)
Struttura cristallina esagonale
Proprietà fisiche
Stato della materia solido
Punto di fusione 2430 K (2157 °C)
Punto di ebollizione 4538 K (4265 °C)
Volume molare 8,63 × 10-6  m3/mol
Entalpia di vaporizzazione 660 kJ/mol
Calore di fusione 24 kJ/mol
Tensione di vapore 0,0229 Pa a 2473 K
Altre proprietà
Numero CAS 7440-26-8
Elettronegatività 1,9 (scala di Pauling)
Calore specifico 0,21 J/(g*K)[3]
Conducibilità elettrica 6,7 × 106 /(m·ohm)
Conducibilità termica 50,6 W/(m*K)
Energia di prima ionizzazione 702 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione 1470 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione 2850 kJ/mol
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP
97Tc sintetico 2,6 × 106  anni ε 0,320 97Mo
98Tc sintetico 4,2 × 106  anni β- 1,796 98Ru
99Tc sintetico 211.100 anni β- 0,294 99Ru
iso: isotopo
NA: abbondanza in natura
TD: tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

Il tecnezio è l'elemento chimico di numero atomico 43. Il suo simbolo è Tc. È un elemento grigio argenteo, radioattivo, metallo di transizione del quinto periodo, cristallino molto raro in natura; il tecnezio è uno dei prodotti di fissione nucleare naturale ed artificiale dell'uranio e si usa in medicina nucleare per ottenere immagini scintigrafiche e tomografiche di numerosi compartimenti corporei (99mTc) e come protezione contro la corrosione (99gTc). Le sue proprietà chimiche sono intermedie fra quelle del renio e del manganese, anche se le differenze di comportamento fra Tc e Mn sono più spiccate che fra Tc e Re. L'elemento artificiale bohrio Bh dovrebbe presentare proprietà chimiche simili al renio.

Etimologia[modifica | modifica wikitesto]

La parola tecnezio deriva dal greco τεχνητός (technetos), "artificiale". Deve il suo nome al fatto di essere stato prodotto artificialmente nei reattori nucleari, poiché non è presente sulla Terra. Esso fu il primo elemento ad essere prodotto artificialmente.[4]

Caratteristiche[modifica | modifica wikitesto]

Il tecnezio è un metallo grigio-argenteo che si opacizza lentamente quando è esposto all'aria umida. In ambiente ossidante il tecnezio(VII) esiste sotto forma di anione pertecnetato, TcO4- (tetraossotecnetato(1-) secondo IUPAC). Il comportamento chimico del tecnezio è simile a quello del renio, mentre differisce apprezzabilmente da quello del manganese. Il tecnezio metallico si dissolve in acqua regia, in acido nitrico ed in acido solforico concentrato, ma non è solubile in acido cloridrico. Il tecnezio è un ottimo inibitore della corrosione per gli acciai ed è un eccellente superconduttore a temperature inferiori agli 11 K. È un elemento radioattivo β emettitore che si ricava dai prodotti di fissione dell'uranio dei reattori nucleari dove costituisce il 6% del totale (yield di fissione cumulativo dell'isobara 99). Data la sua rarità e radioattività non ha praticamente uso come metallo. È un elemento particolare perché non ha isotopi stabili ed è pertanto molto raro. I suoi stati di ossidazione più frequenti sono +4, +5, +6 e +7[1], anche se sono stati caratterizzati composti con tutti i numeri di ossidazione possibili da -1 a +7. È il più leggero elemento sulla Terra privo di isotopi stabili.

Applicazioni[modifica | modifica wikitesto]

Il tecnezio è uno dei più efficaci protettori dalla ruggine ed è inoltre una preziosa fonte di raggi beta. L'ammonio pertecnetato (NH4TcO4) è un sale espressamente usato per proteggere l'acciaio dalla corrosione. 5 ppm di KTcO4 nell'acqua distillata proteggono dalla corrosione le superfici di acciaio al carbonio a temperature fino a 250 °C. L'uso di tali sostanze è però limitato a circuiti chiusi, data la radioattività del tecnezio. Tra gli altri usi:

  • 95mTc (un isotopo metastabile), con un'emivita di 61 giorni, è usato come tracciante radioattivo dal punto di vista operativo.
  • 99mTc per la sua breve emivita (6,01 ore), per essere un emettitore di raggi gamma e per la capacità di legarsi a numerose molecole di interesse biochimico (radiofarmaci) è impiegato in test di radiodiagnostica medica basati su isotopi radioattivi (radionuclidi), in particolare in alcune tecniche di imaging, come la scintigrafia ossea.
  • 99gTc a temperature inferiori a 11 K, è un superconduttore.

Storia[modifica | modifica wikitesto]

Il tecnezio (dal greco technetos, artificiale) fu scoperto da Carlo Perrier ed Emilio Segrè in Sicilia (nei laboratori dell'Istituto di Fisica dell'Università di Palermo) nel 1937. I ricercatori lo individuarono in un campione di molibdeno inviato loro da Ernest Lawrence. Il campione, proveniente dal Lawrence Berkeley National Laboratory, era costituito da un pezzo di deflettore elettrostatico in molibdeno che era stato bombardato con nuclei di deuterio nel ciclotrone dell'Università della California di Berkeley, trasformandolo in 97Tc. Il tecnezio è stato il primo elemento prodotto artificialmente nella storia, anche se successivamente si dimostrò la sua esistenza in natura sia all'interno, sia all'esterno del sistema solare.

Per molti anni era rimasta una lacuna nella tavola periodica al posto dell'elemento numero 43. Dmitri Mendeleev predisse che l'elemento mancante avrebbe dovuto essere chimicamente simile al manganese e lo battezzò pertanto ekamanganese. Nel 1925 Walter Noddack e Ida Tacke, gli scopritori del renio annunciarono la scoperta dell'elemento 43 chiamandolo masurio (dalla Masuria, una regione della Prussia Orientale, oggi polacca), ma il loro annuncio non fu mai confermato ed oggi comunemente ritenuto erroneo, benché alcuni ricercatori abbiano contestato questa conclusione.

Nel 1952 il tecnezio fu identificato dall'astronomo statunitense Paul W. Merrill nello spettro di emissione di alcune stelle giganti rosse, fortificando la teoria che tali stelle producano elementi pesanti. Ne sono stati anche rinvenuti modesti quantitativi nelle miniere di uranio, soprattutto in quelle dove sono avvenuti fenomeni di fissione nucleare naturale, come nel reattore nucleare naturale di Oklo.

Disponibilità[modifica | modifica wikitesto]

Una volta che è stato possibile ottenerne quantità macroscopiche, sufficienti a studiarne le proprietà fisiche e chimiche, si è scoperto che il tecnezio si trova anche in altre parti dell'universo. Alcune stelle giganti rosse (di tipo S, M e N) contengono una linea di emissione nel loro spettro elettromagnetico che indica la presenza di tecnezio. La sua presenza nelle giganti rosse ha portato a rivedere le teorie relative alla nucleosintesi di elementi pesanti nelle stelle.

Sin dalla sua scoperta, molte sono state le ricerche per trovare il tecnezio nei materiali naturali. Nel 1962 il 99Tc è stato individuato (da B. T. Kenna e P. K. Kuroda) in piccolissime quantità in una pechblenda africana come prodotto della fissione spontanea di 238U.

Il 99Tc è un sottoprodotto della fissione nucleare dell'uranio nei reattori nucleari. Viene ottenuto isolandolo dalle scorie radioattive dei reattori mediante cromatografia di scambio ionico.

Isotopi[modifica | modifica wikitesto]

Il tecnezio è uno dei due soli elementi nei primi 82 che non ha isotopi stabili (l'altro è il promezio). I radioisotopi più stabili sono 98Tc, con un'emivita di 4,2 milioni di anni, 97Tc (emivita: 2,6 milioni di anni) e 99gTc (emivita: 211 100 anni).

Ne sono stati individuati altri 22 isotopi, il cui peso atomico varia dalle 97,933 u del 98Tc ai 112,931 u del 113Tc. La maggior parte di essi ha un tempo di dimezzamento inferiore ad un'ora, eccetto 93Tc (2,75 ore), 94Tc (293 minuti), 95Tc (20 ore) e 96Tc (4,28 giorni). Vi sono anche diversi stati metastabili, di cui 97mTc è il più stabile con un'emivita di 90,1 giorni (0,097 MeV), seguito da 95mTc (emivita: 61 giorni, 0,038 MeV) e da 99mTc (emivita: 6,01 ore, 0,141 MeV).

Per gli isotopi fino a 97Tc la principale modalità di decadimento è la cattura elettronica, per gli isotopi più pesanti è invece il decadimento beta meno.

Precauzioni[modifica | modifica wikitesto]

È rarissimo imbattersi casualmente in composti del tecnezio, ed è praticamente impossibile trovarne in natura in concentrazioni significative. Tuttavia, essendo un prodotto di fissione spontanea dell'uranio il tecnezio-99g è presente in natura in tutti i minerali uraniferi. Il 99gTc è un contaminante radioattivo e deve essere sempre maneggiato in un box sigillato dotato di guanti manipolatori in opportuni laboratori di radiochimica. Tutti i nuclidi del tecnezio sono radioattivi. Questo elemento non ha alcun ruolo provato in biologia, tuttavia numerosi composti radioattivi marcati (radiotraccianti, radiofarmaci) col radionuclide a vita breve 99mTc vengono impiegati ampiamente in radiodiagnostica medica. A titolo di esempio, nel Nord America dove vengono compiute circa 35 milioni di indagini radiodiagnostiche di medicina nucleare ogni anno su un bacino d'utenza di 300 milioni di abitanti, il 50 % fra queste è eseguito con tale radionuclide. Cifre analoghe si hanno in Europa, Giappone ed in tutti i Paesi tecnologicamente avanzati.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ a b c d Tavola periodica interattiva. URL consultato il 13 aprile 2013.
  2. ^ Tecnezio, lenntech.it. URL consultato il 13 aprile 2013.
  3. ^ Un sistema periodico. Costanti chimico-fisiche del tecnezio
  4. ^ liceofoscarini.it, Etimologia del termine tecnezio.

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

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Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

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