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Tecnecio

El tecnecio es el más ligero de los elementos químicos que no cuentan con isótopos estables y el primer elemento sintético que se encuentra en la tabla periódica. Su número atómico es el 43 y su símbolo es Tc. Las propiedades químicas de este metal de transición cristalino de color gris plateado son intermedias a las del renio y las del manganeso. Su isómero nuclear 99mTc, de muy corta vida y emisor de rayos gamma, se usa en medicina nuclear para efectuar una amplia variedad de pruebas diagnósticas. El 99Tc se usa como fuente de partículas beta libre de la emisión de rayos gamma. El anión pertecnetato (TcO4-) se emplea como inhibidor de corrosión anódica para aceros.[6]

Molibdeno ← TecnecioRutenio
Tabla completaTabla ampliada
Información general
Nombre, símbolo, número Tecnecio, Tc, 43
Serie química Metales de transición
Grupo, período, bloque 7, 5, d
Masa atómica 98,9063[1]​ u
Configuración electrónica [Kr]4d5 5s2
Electrones por nivel 2, 8, 18, 14, 1 (imagen)
Apariencia Metálico plateado
Propiedades atómicas
Radio medio 135 pm
Electronegatividad 1,9 (escala de Pauling)
Radio atómico (calc) 183 pm (radio de Bohr)
Radio covalente 156 pm
Estado(s) de oxidación 7, 6, 5,[2]​ 4,[3]​ 3,[4]​ 1[5]
Óxido Ácido fuerte
1.ª energía de ionización 702 kJ/mol
2.ª energía de ionización 1470 kJ/mol
3.ª energía de ionización 2850 kJ/mol
Propiedades físicas
Estado ordinario Sólido (paramagnético)
Densidad 11500 kg/m3
Punto de fusión 2430 K (2157 °C)
Punto de ebullición 4538 K (4265 °C)
Entalpía de vaporización 660 kJ/mol
Entalpía de fusión 24 kJ/mol
Presión de vapor 0,0229 Pa a 2473 K
Varios
Estructura cristalina Hexagonal
Calor específico 210 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica 6,7·106 S/m
Conductividad térmica 50,6 W/(K·m)
Isótopos más estables
Artículo principal: Isótopos del tecnecio
iso AN Periodo MD Ed PD
MeV
95mTcSintético61 dε

γ



IT
-

0.204,
0.582,
0.835

0.0389, e
95Mo

-



95Tc
96TcSintético4.3 dε

γ
-

0.778,
0.849,
0.812
96Mo

-
97TcSintético2.6·106 aε-97Mo
97mTcSintético90 dIT0.965, e97Tc
98TcSintético4.2·106 aβ-

γ
0.4

0.745,
0.652
98Ru

-
99Tctrazas2.111·105 aβ-0.29499Ru
99mTcSintético6.01 hIT


γ
0.142,
0.002

0.140
99Tc


-
Valores en el SI y condiciones normales de presión y temperatura, salvo que se indique lo contrario.
Configuración de los niveles de energía del tecnecio.

Antes de que fuera descubierto, muchas de las propiedades del elemento 43 fueron predichas por Dmitri Mendeleev. Mendeleev reservó un espacio en su tabla periódica para un hipotético elemento que llamó eka - manganeso. En 1937, el isótopo 97Tc se convirtió en el primer elemento producido de forma predominantemente artificial, de ahí su nombre (del griego τεχνητός, que significa «artificial»). La mayoría del tecnecio producido en la Tierra se obtiene como subproducto de la fisión del 235U en los reactores nucleares y se extrae de las varillas de combustible nuclear. Ningún isótopo del tecnecio posee un periodo de semidesintegración mayor de 4,2 millones de años (el caso concreto del 98Tc), así que su detección en gigantes rojas en 1952 ayudó a reforzar la teoría de que en las estrellas pueden generarse elementos pesados. En la Tierra, el tecnecio se encuentra en trazas detectables como producto de la fisión espontánea en minerales de uranio por acción de la captura de neutrones en menas de molibdeno.

Propiedades físicas y químicas

El tecnecio es un metal radiactivo de color gris plateado con una apariencia similar al metal platino. Sin embargo, cuando se obtiene generalmente tiene la forma de polvo grisáceo. Su posición en la tabla periódica está entre el molibdeno y el rutenio, y como predicen las leyes periódicas, sus propiedades son intermedias a estos dos metales. El tecnecio, al igual que el prometio, es excepcional entre los elementos ligeros, ya que no posee ningún isótopo estable (y, sin embargo, está rodeado por elementos que sí los tienen ).

Dada su inestabilidad, el tecnecio es extremadamente escaso en la Tierra. No desempeña ningún papel biológico y, en condiciones normales, no se encuentra en el cuerpo humano.

La forma metálica del tecnecio se desluce rápidamente en presencia de aire húmedo. Sus óxidos son el TcO2 y el Tc2O7. Bajo condiciones oxidantes, el tecnecio (VII) existe en forma de anión pertecnetato, TcO4-.[7]​ Los estados de oxidación más habituales del tecnecio son 0, +2, +4, +5, +6 y +7.[8]​ Cuando el tecnecio está pulverizado, arde en presencia de oxígeno.[9]​ Se disuelve en agua regia, ácido nítrico y en ácido sulfúrico concentrado, pero no en ácido clorhídrico. Posee líneas espectrales características a las siguientes longitudes de onda: 363 nm, 403 nm, 410 nm, 426 nm, 430 nm y 485 nm.[10]

La forma metálica es ligeramente paramagnética, es decir, sus dipolos magnéticos se alinean con los campos magnéticos externos, a pesar de que el tecnecio normalmente no es magnético.[11]​ La estructura cristalina del metal presenta un empaquetamiento hexagonal compacto. Un cristal aislado de puro tecnecio metálico se convierte en un superconductor de tipo II a una temperatura de 7,46 K; la irregularidad de los cristales y las trazas de impurezas elevan este valor a 11,2 K para el caso de un tecnecio pulverizado de una pureza del 99,9%.[12]​ Por debajo de esta temperatura, el tecnecio posee una muy alta profundidad de penetración magnética, la mayor de todos los elementos después del niobio.[13]

El tecnecio es generado en los procesos de fisión nuclear, y se propaga más fácilmente que otros muchos radionúclidos. Es importante la comprensión de su toxicidad en animales y humanos, pero las pruebas experimentales son escasas. Parece tener baja toxicidad química. Su toxicidad radiológica (por unidad de masa) varía en función del compuesto, el tipo de radiación del isótopo en cuestión y su periodo de semidesintegración. El 99mTc es particularmente atractivo por sus aplicaciones médicas. La máxima radiación que presenta este isótopo es de rayos gamma con la misma longitud de onda que los rayos X empleados para el diagnóstico común, ofreciendo la penetración adecuada y causando daños mínimos. Todo esto, unido al corto período de semidesintegración de su isómero nuclear metaestable y al relativamente largo período de semidesintegración del isótopo producido 99Tc que permite que sea eliminado del organismo antes de que se desintegre, hace que un escáner nuclear de 99mTc típico suponga una dosis relativamente baja de radiación administrada. (Ver más sobre este tema más abajo)[12]

Todos los isótopos del tecnecio debe ser manejados con cuidado. El más común de ellos, el 99Tc, es un débil emisor de partículas beta; este tipo de radiación puede ser detenida por las paredes del instrumental de cristal del laboratorio. Cuando son detenidas, se emiten rayos X de baja intensidad, pero una separación de unos 30 cm basta para que afecte a nuestro organismo. El riesgo principal cuando se trabaja con tecnecio es la inhalación del polvo; la contaminación radiactiva que esto produce en los pulmones supone un riesgo muy significativo de cáncer. Para la mayoría de trabajos con tecnecio, la manipulación cuidadosa bajo una campana extractora suele ser suficiente; no se requiere el uso de una cámara seca con guantes.[12]

Aplicaciones

Medicina nuclear

El 99mTc (la «m» indica que es un isómero nuclear metaestable) es el radioisótopo más utilizado en la práctica diagnóstica, estimándose que el 80% de los procedimientos de medicina nuclear lo utilizan.[14]​ Se usa principalmente en procedimientos de diagnóstico de funcionamiento de órganos del cuerpo humano, por ejemplo, como marcador radiactivo que el equipamiento médico puede detectar en el cuerpo humano.[15]​ Este isótopo se adapta muy bien a su uso, ya que emite rayos gamma fácilmente detectables con una energía de 140 keV, y su período de semidesintegración es de 6,0058 horas (es decir, en 24 horas se desintegran quince dieciseisavos del total para originar 99Tc).[16]​ El libro Technetium, de Klaus Schwochau, enumera 31 radiofármacos basados en el 99mTc usados en estudios funcionales del cerebro, el miocardio, la glándula tiroidea, los pulmones, el hígado, la vesícula biliar, los riñones, el esqueleto, la sangre y los tumores.

La inmunoescintografía incorpora 99mTc a un anticuerpo monoclonal, una proteína del sistema inmunitario capaz de unirse a células cancerosas. Pocas horas después de la inyección, se detectan los rayos gamma emitidos por el 99mTc con el correspondiente equipo médico; altas concentraciones indican dónde se localiza el tumor. Esta técnica es particularmente útil para detectar tumores difíciles de localizar, como los que afectan al intestino. Estos anticuerpos modificados son comercializados por la empresa alemana Hoechst bajo el nombre de Scintium.[17]

Cuando el 99mTc se combina con un compuesto de estaño, se une a los eritrocitos y puede usarse para localizar desórdenes del sistema circulatorio. Se usa normalmente para detectar hemorragias gastrointestintales. El ion pirofosfato combinado con el 99mTc se adhiere a los depósitos de calcio del músculo cardíaco dañado, algo útil para evaluar el daño producido tras un ataque cardíaco.[18]​ El coloide de azufre con 99mTc es filtrado por el bazo, haciendo posible la visualización de la estructura de este órgano.[19]

La exposición a la radiación debido al tratamiento diagnóstico con 99mTc puede mantenerse dentro de niveles bajos. Debido al corto período de semidesintegración, su rápida desintegración para originar el 99Tc -mucho menos radiactivo- hace que la dosis total de radiación recibida por el paciente (por unidad de actividad inicial tras la administración) sea relativamente baja. En la forma en la que se administra, generalmente como pertecnetato, ambos isótopos son eliminados rápidamente del organismo en unos pocos días.[18]

El tecnecio empleado en medicina nuclear se suele extraer de los generadores de 99mTc. El 95mTc, con un período de semidesintegración de 61 días, se usa como marcador radiactivo para estudiar la difusión del tecnecio en el ambiente y en sistemas animales y vegetales.[12]

Uso industrial

El 99Tc se desintegra emitiendo partículas beta de baja energía y sin presencia de rayos gamma. Además, su largo período de semidesintegración conlleva que su emisión decrece muy lentamente con el tiempo. También puede extraerse tecnecio de gran pureza química e isotópica a partir de residuos nucleares. Por todas estas razones, el 99Tc es un patrón de emisión beta, usado para la calibración de equipos científicos.[12]

Se ha estudiado la posibilidad de emplear el 99Tc en baterías nucleares optoeléctricas.

Uso químico

Como el renio y el paladio, el tecnecio puede usarse como catalizador. Para algunas reacciones, por ejemplo la deshidrogenación del alcohol isopropílico, supone un catalizador mucho más efectivo que el renio o el paladio. Por supuesto, su radiactividad es el mayor problema a la hora de encontrar aplicaciones seguras.[12]

Bajo ciertas circunstancias, una pequeña concentración (5·10-5 mol·L-1) del anión pertecnetato en agua puede proteger hierros y aceros al carbono de la corrosión. Por esta razón, el pertecnetato puede emplearse como inhibidor de la corrosión anódica para el acero, pero la radiactividad del tecnecio presenta ciertos problemas a la hora de usarlo para aplicaciones estrictamente químicas como ésta. Aunque (por ejemplo) el anión CrO42- puede también inhibir la corrosión, se requieren concentraciones hasta diez veces mayores. En un experimento, una muestra se mantuvo en una disolución acuosa de pertecnetato durante 20 años y no sufrió corrosión alguna. El mecanismo mediante el cual el anión pertecnetato previene la corrosión no se conoce muy bien, pero parece implicar la formación de una delgada capa superficial. Una teoría mantiene que el pertecnetato reacciona con la superficie del acero formando una capa de dióxido de tecnecio que previene una posterior corrosión; el mismo efecto explica como el hierro en polvo puede utilizarse para eliminar el pertecnetato del agua (el carbón activado también puede usarse para ese fin). El efecto desaparece rápidamente si la concentración de pertecnetato cae por debajo de un mínimo o si se añade una alta concentración de otros iones.

Evidentemente, la naturaleza radiactiva del tecnecio (3 MBq por litro para la concentración requerida) hace este tipo de protección impracticable en casi todas las situaciones. Sin embargo, la protección ante la corrosión usando aniones pertecnetato se ha sugerido (aunque nunca aplicado) para su uso en reactores de agua en ebullición.[12]

En los últimos años de la década de 1970, se efectuó con éxito la electrodeposición del tecnecio sobre varios sustratos, llevada a cabo por Lichtenberger en la Universidad de Virginia como parte de un estudio de investigación sobre el uso de emisiones beta débiles para evitar la degradación biológica de instrumentación marina. Estos estudios fueron frustrados por la baja estabilidad en el agua marina.

Historia

La búsqueda del elemento 43

 
Dmitri Mendeleev predijo las propiedades del tecnecio antes de que fuera descubierto.

Durante muchos años existió un espacio vacante en la tabla periódica entre el molibdeno (elemento 42) y el rutenio (elemento 44). Muchos investigadores de la época estaban ansiosos por ser los primeros en descubrir y poner nombre al elemento 43; su localización en la tabla sugería que debía ser más fácil de descubrir que otros elementos aún no hallados. En 1828, se creyó haber encontrado en menas de platino. Se le dio el nombre de polinio, pero finalmente resultó ser iridio impuro. Más tarde, en 1846 de nuevo se afirmó haber descubierto el elemento que nombraron ilmenio, pero se determinó que era niobio impuro. Ese error fue cometido de nuevo en 1847 cuando se aseguró haber descubierto el llamado pelopio.[20]​ Dimitri Mendeleev predijo que ese elemento 43 debía ser químicamente similar al manganeso, y lo llamó eka - manganeso.[21][22]

En 1877, el químico ruso Serge Kern informó del descubrimiento del elemento en un mineral de platino. Kern lo bautizó con el nombre de davyo, en honor al destacado químico inglés Sir Humphry Davy, pero se determinó que en realidad se trataba de una mezcla de iridio, rodio y hierro. Otro candidato, el lucio, fue el siguiente en 1896, pero resultó ser itrio. Más tarde, en 1908 el químico japonés Masataka Ogawa encontró una evidencia en una muestra de un mineral llamado torianita que parecía indicar la presencia del elemento 43. Ogawa le puso el nombre de niponio, en honor de Japón (Nippon en japonés). En el año 2004, H. K. Yoshihara revisó una copia del espectro de rayos X de la muestra de torianita en la que Ogawa encontró el niponio grabada en una placa fotográfica preservada por la familia del químico japonés. El espectro fue reinterpretado e indicaba la presencia del elemento 75 (renio), en lugar del elemento 43.[23]

Los químicos alemanes Otto Berg, Walter Noddack e Ida Tacke (estos dos últimos más tarde se casarían) informaron del descubrimiento de los elementos 75 y 43 en 1925, nombrando a este último con el nombre de masurio (en honor a Masuria, en el este de Prusia, actualmente territorio polaco, la región de donde procedía la familia de Noddack).[24]​ El grupo de químicos bombardeó muestras de columbita con un haz de electrones y dedujeron la presencia del elemento 43 al examinar espectros de difracción de rayos X. La longitud de onda de los rayos X está relacionada con el número atómico a través de una expresión deducida por Henry Moseley en 1913. El equipo afirmó haber detectado una leve señal de rayos X a la longitud de onda correspondiente al elemento 43. Otros investigadores contemporáneos no han sido capaces de reproducir este experimento y, de hecho, fue considerado como un error durante muchos años.[25][26]

En 1998, John T. Armstrong del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología, efectuó simulaciones informáticas de los experimentos de 1925 y obtuvo resultados muy similares a los conseguidos por el equipo de Noddack, y aseguró que estaban respaldados por el trabajo publicado por David Curtis del Laboratorio Nacional Los Álamos sobre la medida de la abundancia natural del tecnecio.[25][27]​ Sin embargo, los resultados experimentales de Noddack nunca han sido reproducidos, y nunca fueron capaces de aislar el elemento 43. La idea de que Noddack podría efectivamente haber obtenido muestras tecnecio fue propuesta por el físico belga Pieter van Assche.[28]​ Assche intentó efectuar un análisis a posteriori de los datos de Noddack para demostrar que el límite de detección del método analítico de Noddack podría haber sido del orden de 1000 veces inferior al valor propuesto en sus trabajos (10-9).[29]​ Estos valores fueron usados por Armstrong para simular el espectro de rayos X original. Armstrong afirmó haber obtenido resultados muy similares al espectro original sin hacer ninguna referencia a dónde fueron publicados los datos originales. De esta forma, ofreció un apoyo convincente a la idea de que Noddack efectivamente identificó la fisión del masurio, basándose en datos espectrales.[30]​ Sin embargo, Gunter Herrmann, de la Universidad de Maguncia, después de un minucioso estudio demostró que los argumentos de van Assche tuvieron que ser desarrollados ad hoc para adecuarse de manera un tanto forzada a los resultados previamente establecidos. Además, el contenido en 99Tc esperado en una muestra típica de pechblenda (50 % de uranio) es aproximadamente de 10-10 g·(kg de mineral)-1 y, puesto que el uranio nunca excedió el 5 % (aproximadamente) en las muestras de columbita de Noddack, la cantidad de elemento 43 no pudo exceder los 3·10-11 μg·(kg de mineral)-1.[31][32]​ Es claro que tan nimia cantidad no pudo ser pesada, ni a partir de ella pudieron obtenerse líneas espectrales de rayos X que pudieran ser claramente distinguidas del ruido. La única forma de detectar su presencia es a partir de medidas de radiactividad, una técnica que Noddack no empleó,[32]​ pero que sí lo hicieron Segrè y Perrier.[33]

Descubrimiento oficial e historia posterior

 
Emilio Segrè fue el codescubridor del tecnecio.

El descubrimiento del elemento 43 fue finalmente confirmado en un experimento en 1937 llevado a cabo en la Universidad de Palermo (Sicilia), por Carlo Perrier y Emilio Segrè. En el verano de 1936, Segrè y su esposa visitaron los Estados Unidos. Primero estuvieron en Nueva York, en la Universidad de Columbia, donde Segrè había pasado el verano anterior, y después en Berkeley en el Laboratorio de Radiación Ernest O. Lawrence. Segrè convenció al inventor del ciclotrón, Lawrence, para que le cediera alguna de las partes descartadas del ciclotrón que se habían vuelto radiactivas. A principios de 1937, Lawrence le envió una hoja de molibdeno que formaba parte del deflector del ciclotrón. Segrè animó a su experimentado colega Perrier a que le ayudara a intentar demostrar mediante química comparativa que la actividad del molibdeno era en realidad causada por un elemento con Z = 43, elemento inexistente en la naturaleza debido a la inestabilidad que presenta por la desintegración nuclear. Con una considerable dificultad, fueron capaces de aislar tres períodos de desintegración distintos (90, 80 y 50 días) que correspondían a los isótopos 95Tc y 97Tc del tecnecio, nombre dado más tarde por Perrier y Segrè al primer elemento químico sintetizado por el ser humano.[34][35]​ La Universidad de Palermo oficialmente quiso que el elemento fuera bautizado como panormio, ya que el nombre en latín de Palermo es Panormus. En lugar de ese nombre, los investigadores decidieron nombrar al nuevo elemento usando la palabra griega technètos, que significa «artificial», por ser el primer elemento producido de forma artificial.[24]​ Segrè volvió a Berkeley e inmediatamente buscó a Glenn T. Seaborg. Allí aislaron el isótopo 99mTc, que ahora se usa en más de 10.000.000 de procedimientos médicos diagnósticos al año.

En 1952, el astrónomo Paul W. Merrill en California detectó la señal espectral del tecnecio (en concreto, a las longitudes de 403,1 nm, 423,8 nm, 426,8 nm y 429,7 nm) en la luz emitida por gigantes rojas del tipo S.[12]​ Estas estrellas masivas cercanas al final de su vida eran ricas en este elemento de vida corta, lo que significaba que las reacciones nucleares que tienen lugar en las estrellas podían generarlo. Esta evidencia fue usada para respaldar la teoría no probada de que en las estrellas se produce la nucleosíntesis de elementos pesados.[36]​ Más recientemente, dichas observaciones proporcionaron las pruebas de que los elementos eran formados por la captura de neutrones en el proceso-S.[12]

Desde este descubrimiento, se han intentado buscar fuentes naturales de tecnecio en materiales terrestres. En 1962, fue aislado e identificado 99Tc en una muestra de pechblenda procedente del Congo Belga, en muy bajas concentraciones (aproximadamente 0,2 ng·kg-1);[12]​ su presencia era debida a la fisión espontánea del 238U. Este descubrimiento fue hecho por B. T. Kenna y P. K. Kuroda.[37]​ Hay pruebas de que en el reactor natural de fisión natural de Oklo se han producido cantidades significativas de 99Tc, que se desintegraron originando 99Ru.[35]

Abundancia y obtención

Obtención natural

Puesto que el tecnecio es inestable, solo existen pequeñísimas trazas en la corteza terrestre originadas por la fisión espontánea del uranio. En 1999, David Curtis (ver arriba) estimó que en un kilogramo de uranio está contenido aproximadamente 1 ng (10-9 g) de tecnecio.[38]​ Se ha encontrado tecnecio de origen extraterrestre en estrellas gigantes rojas (tipos S, M y N) mediante el análisis del espectro de la luz emitida por las mismas.[35]

Subproducto en residuos de fisión nuclear

Productos de fisión de vida larga
Productos de fisión
Propiedad: t½
Unidad: (Ma)
Rend.
(%)
Q *
(KeV)
βγ
*
99Tc 0,211 6,0507 294 β
126Sn 0,230 0,0236 4050 βγ
79Se 0,295 0,0508 151 β
93Zr 1,53 6,2956 91 βγ
135Cs 2,3  6,3333 269 β
107Pd 6,5  0,1629 33 β
129I 15,7  0,6576 194 βγ

En contraste con la escasa abundancia natural, cada año se obtienen grandes cantidades de 99Tc a partir de varillas de combustible nuclear usadas, que contienen varios productos de fisión. La fisión de un gramo del isótopo 235U en los reactores nucleares produce 27 mg de 99Tc, dando un rendimiento total en tecnecio del 6,1%.[39]​ Otros isótopos fisibles también producen rendimientos similares.[12]

Se estima que hasta el año 1994, se habían producido unas 78 toneladas métricas de tecnecio en los reactores nucleares, que son la principal fuente de este elemento en la Tierra.[40]​ Sin embargo, solo una fracción del total de la producción de tecnecio es usada comercialmente. Desde el año 2005, el 99Tc se encuentra a disposición de aquellos que posean un permiso de la autoridad competente por un precio aproximado de $83 por gramo, más gastos de embalaje.[41]

La fisión nuclear del 235U y del 239Pu deja un rendimiento moderado de tecnecio (99Tc), así que este elemento está presente en los residuos radiactivos de los reactores de fisión, y también es producido tras la detonación de una bomba de fisión. La cantidad de tecnecio producido artificialmente en la naturaleza sobrepasa la cantidad de tecnecio natural en gran medida. Esto se debe a la liberación producida en las pruebas nucleares llevadas a cabo al aire libre, así como en los procesos de tratamiento de residuos nucleares. El 99Tc supone el principal componente de la basura nuclear, en parte debido a su relativamente grande período de semidesintegración. Su desintegración, medida en bequerelios por cantidad de combustible gastado, alcanza valores muy importantes incluso entre 104 y 106 años después de la generación de los residuos nucleares.[40]

Se estima que hasta el año 1994 se han liberado al ambiente unos 250 kg de 99Tc como resultado de la realización de pruebas nucleares.[40]​ La cantidad de 99Tc liberada por los reactores nucleares hasta 1986 se estima que es del orden de 1600 kg, principalmente en el reprocesamiento del combustible nuclear; la mayor parte fue vertida al mar. En los últimos años, los métodos de reprocesamiento han mejorado para reducir las emisiones, pero desde el año 2005 la principal fuente de liberación de 99Tc a la naturaleza es la planta de Sellafield, que liberó unos 900 kg entre los años 1995 y 1999 al mar de Irlanda. A partir de 2000 se ha regulado la cantidad que se libera al ambiente, limitándola a unos 140 kg al año.[42]

Como resultado del reprocesamiento del combustible nuclear, el tecnecio se ha vertido al mar en numerosos lugares, y algunos mariscos contienen cantidades pequeñas, pero detectables. Por ejemplo, la langosta de Cumbria occidental contiene pequeñas cantidades de este elemento.[43]​ Las bacterias anaeróbicas del género Clostridium son capaces de reducir el Tc(VII) hasta Tc(IV). Dichas bacterias juegan un importante papel en la reducción del hierro, manganeso y uranio, modificando la solubilidad de estos elementos en los suelos y sedimentos. Su capacidad para reducir el tecnecio puede determinar en gran medida la localización de los residuos industriales.[44]

El largo período de semidesintegración del 99Tc y su capacidad para formar especies aniónicas (junto con el 129I) son dos características importantes a tener en cuenta a la hora del almacenamiento a largo plazo de residuos nucleares de alta radiactividad. Además, muchos de los métodos diseñados para eliminar productos de fisión en corrientes de procesos de plantas de reprocesamiento se basan en eliminar especies catiónicas como el cesio (por ejemplo, el 137Cs) y el estroncio (por ejemplo, el 90Sr). Eliminadas dichas especies catiónicas, el tecnecio puede quedar en la forma de pertecnatio aniónico. Las actuales opciones en el almacenamiento de residuos nucleares se decantan por el enterramiento en roca geológicamente estable. El riesgo principal en el almacenamiento es que los residuos probablemente entren en contacto con el agua, lo que podría provocar la propagación ambiental de la contaminación radiactiva. El pertecnetato aniónico y el yoduro son más difíciles de adsorber sobre las superficies de los minerales y por ello tienen mucha más movilidad.

En comparación, el plutonio, el uranio y el cesio tienen mucha mayor capacidad para unirse a partículas del suelo. Por este motivo, la química ambiental del tecnecio es un área activa de investigación. Un método alternativo para el almacenamiento de residuos, la transmutación, fue llevado a cabo en el CERN para el 99Tc. En este proceso de transmutación, el tecnecio (99Tc como "blanco") es bombardeado con neutrones formando el isótopo 100Tc (período de semidesintegración = 16 s) que sufre una desintegración beta hasta rutenio (100Ru). Un inconveniente de este proceso es la necesidad de tener un tecnecio de muy alta pureza como blanco. Mientras que la presencia de trazas de otros productos de fisión son capaces de aumentar ligeramente la actividad del blanco irradiado, si dichas trazas son de actínidos menores (tales como americio y curio) se dará un proceso de fisión que originará los productos de fisión correspondientes. De esta manera, la presencia de una pequeña cantidad de actínidos menores conduce a un altísimo nivel de radiactividad en el blanco irradiado. La formación de 106Ru (período de semidesintegración: 374 días) a partir de la fisión es capaz de aumentar la actividad del rutenio metálico final, que requerirá después un largo tiempo de enfriamiento tras la irradiación para poder ser usado.

La producción real del 99Tc a partir de combustible nuclear gastado es un proceso largo. Durante el reprocesamiento del combustible, el 99Tc aparece en el líquido residual, que es altamente radiactivo. Después de varios años de almacenamiento, la radiactividad decae hasta un punto en el que la extracción de los isótopos de vida larga, incluyendo el 99Tc, es factible. Se emplean numerosos procesos químicos de extracción para obtener 99Tc metálico de alta pureza.[12]

Activación neutrónica del molibdeno u otros elementos puros

El isótopo metaestable (el núcleo se encuentra en estado excitado) 99mTc se genera como producto a partir de la fisión del uranio o el plutonio en los reactores nucleares. Ya que está permitido almacenar el combustible nuclear usado durante años antes de ser reprocesado, todo el 99Mo y el 99mTc habrán decaído cuando dichos productos de fisión sean separados de los otros actínidos en el reprocesamiento nuclear convencional. El rafinato PUREX contendrá una alta concentración de tecnecio en la forma de TcO4-, siendo en su gran parte 99Tc. La inmensa mayoría del 99mTc usado con fines médicos se origina a partir de 99Mo que se crea a partir de la activación neutrónica del 98Mo. El 99Mo posee un período de semidesintegración de 67 horas, y el 99mTc (con un período de semidesintegración de tan solo 6 horas) se origina continuamente a partir de su desintegración.[45]​ Los hospitales extraen después químicamente el tecnecio de la solución usando un generador de 99mTc.

El generador de tecnecio más común es una columna de alúmina que contiene 98Mo; en la medida que el aluminio posee una sección transversal de captura neutrónica pequeña, es conveniente que una columna de alúmina contenga 98Mo inactivo para ser irradiado con neutrones, dando lugar a una columna de 99Mo radiactivo, para el generador de tecnecio.[46]​ Trabajando de este modo, no hay necesidad de efectuar complejos procedimientos químicos que podrían requerir separar el molibdeno de la mezcla de productos de fisión. Este método alternativo requiere que un blanco de uranio enriquecido sea irradiado con neutrones para formar 99Mo como producto de fisión que posteriormente es separado.[47]

Existen otros isótopos del tecnecio, pero no se obtienen en cantidades significativas por fisión; cuando se necesitan, se obtienen por irradiación con neutrones de isótopos de la misma familia (por ejemplo, el 97Tc se puede originar irradiando con neutrones el 96Ru).

Isótopos

El tecnecio es uno de los dos elementos, dentro de los 82 primeros, que no posee isótopos estables (de hecho, es elemento con el número atómico más bajo que es exclusivamente radiactivo); el otro elemento es el prometio.[48]​ Los radioisótopos más estables del tecnecio son el 98Tc (período de semidesintegración: 4,2 millones de años), el 97Tc (período de semidesintegración: 2,6 millones de años) y el 99Tc (período de semidesintegración: 211,1 miles de años).[49]

Se han caracterizado otros veintidós radioisótopos con masas atómicas que abarcan desde las 87,933 u (88Tc) hasta las 112,931 u (113Tc). La mayoría de sus períodos de semidesintegración son menores a una hora; las excepciones son el 93Tc (período de semidesintegración: 2,75 horas), 94Tc (período de semidesintegración: 4,883 horas), 95Tc (período de semidesintegración: 20 horas) y 96Tc (período de semidesintegración: 4,28 días).[49]

El tecnecio posee también numerosos meta-estados. El 97mTc es el más estable, con un período de semidesintegración de 90,1 días (0,097 eV). Le sigue el 95mTc (período de semidesintegración: 61 días, 0,038 eV), el 99mTc (período de semidesintegración: 6,01 horas, 0,143 eV). El 99mTc solo emite rayos gamma, desintegrándose hasta 99Tc.[49]

Para los isótopos más ligeros que el isótopo 98Tc, el modo primario de desintegración es la captura electrónica, originando molibdeno. Para los isótopos más pesados, el modo primario es la emisión beta, originando rutenio, con la excepción del 100Tc que puede desintegrarse tanto por emisión beta como por captura electrónica.[49][50]

El 99Tc es el isótopo más común y el más fácil de obtener, ya que es producto mayoritario de la fisión del 235U. Un gramo de 99Tc produce 6,2·108 desintegraciones por segundo (esto es 0,62 GBq·g-1).[51]

Estabilidad de los isótopos del tecnecio

El tecnecio y el prometio son elementos ligeros poco convencionales, ya que no poseen isótopos estables. El porqué de este hecho es algo complicado. Usando el modelo de la gota líquida para los núcleos atómicos, se puede obtener una fórmula semi-empírica para la energía de enlace de un núcleo. Esta fórmula predice un «valle de estabilidad beta» así como qué núclidos no sufren desintegración beta. Los núclidos que sobrepasan las fronteras del valle tienden a desintegrarse con emisión beta, dirigiéndose hacia el centro del valle (emitiendo un electrón, un positrón, o capturando un electrón). Para un número fijo de nucleones A, las energías de enlace están descritas por una o más parábolas, con el núclido más estable en el fondo. Puede haber más de una parábola porque los isótopos con un número par de protones y un número par de neutrones son más estable que los isótopos con un número impar de neutrones y un número par de protones. Una sola emisión beta transforma, por tanto, un núclido de un tipo en un núclido del otro tipo. Cuando solo hay una parábola, solo puede haber un isótopo estable cuya energía es descrita por la misma. Cuando hay dos parábolas, esto es, cuando el número de nucleones es par, puede ocurrir (raramente) que haya un núcleo estable con un número impar de neutrones y un número impar de protones (aunque esto solo ocurre en cuatro casos). Sin embargo, si esto sucede, no puede haber isótopos estables con un número par de neutrones y un número par de protones.

Para el tecnecio (Z=43), el valle de estabilidad beta está centrado alrededor de los 98 nucleones. Sin embargo, para cada número de nucleones desde el 95 al 102, ya hay al menos un núclido estable tanto para el molibdeno (Z=42) como para el rutenio (Z=44). Para los isótopos con número impar de nucleones, esto inmediatamente impide la posibilidad de un isótopo estable de tecnecio, ya que solo puede haber un núclido estable con un número impar fijo de nucleones. Para los isótopos con un número par de nucleones, puesto que el tecnecio posee un número impar de protones, cualquier isótopo debe tener también un número impar de neutrones. En este caso, la presencia de un núclido estable con el mismo número de nucleones y un número par de protones hace imposible que el núcleo sea estable.[52]

Referencias

Trabajos citados

Publicaciones
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Notas

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  10. The CRC Handbook, 85th edition, Line Spectra of the Elements
  11. The Encyclopedia of the Chemical Elements, página 691, párrafo 1
  12. Schwochau, Technetium
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  14. Replacement Nuclear Research Reactor- Environmental Impact Statement, ANSTO (Australian Nuclear Science and Technology Organisation) and PPK environmental consultants, página 6-9, "A. Production of Medical Radiopharmaceuticals", "Currently around 80 percent of all nuclear medicine procedures use the radioisotope technetium-99m..."
  15. Referencia para todo lo relacionado con el uso médico del 99mTc, excepto cuando se especifiquen otras referencias: Nature's Building Blocks, página 423, "Medical Element", párrafos 2–4
  16. The Encyclopedia of the Chemical Elements, página 693, "Applications", párrafo 3 y Guide to the Elements, página 123, párrafo 3
  17. Nature's Building Blocks, página 423, "Medical Element", párrafo 2
  18. Technetium heart scan
  19. The Encyclopedia of the Chemical Elements, página 693, "Applications", párrafo 3
  20. History of the Origin of the Chemical Elements and Their Discoverers, Individual Element Names and History, "Technetium"
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  52. RADIOCHEMISTRY and NUCLEAR CHEMISTRY

Enlaces externos

  •   Wikimedia Commons alberga una galería multimedia sobre Tecnecio.
  •   Wikcionario tiene definiciones y otra información sobre tecnecio.
  • WebElements.com – Technetium En inglés
  • pubs.acs.org – ACS article on validity of Noddack and Tacke's discovery En inglés
  • Centro Nacional de Información y Comunicación Educativa (Ministerio de Educación y Ciencia de España) Ficha informativa del tecnecio.
  • El tecnecio en la Tierra y las estrellas
  • Radionúclidos y radiofármacos (entre los que se encuentran derivados del tecnecio)
  • Datos sobre el mercado mundial de 99Mo, que se emplea para la obtención de 99Tc (enlace roto disponible en Internet Archive; véase el historial, la primera versión y la última). Archivo Excel.
  • Noticias relacionadas con el tecnecio:
    • Noticia relacionada con el tecnecio y su aplicación diagnóstica (aparecida en El País el día 6 de abril de 1992)
  •   Datos: Q1054
  •   Multimedia: Technetium

tecnecio, redirige, aquí, para, otras, acepciones, véase, tecnecio, más, ligero, elementos, químicos, cuentan, isótopos, estables, primer, elemento, sintético, encuentra, tabla, periódica, número, atómico, símbolo, propiedades, químicas, este, metal, transició. Tc redirige aqui Para otras acepciones vease TC El tecnecio es el mas ligero de los elementos quimicos que no cuentan con isotopos estables y el primer elemento sintetico que se encuentra en la tabla periodica Su numero atomico es el 43 y su simbolo es Tc Las propiedades quimicas de este metal de transicion cristalino de color gris plateado son intermedias a las del renio y las del manganeso Su isomero nuclear 99mTc de muy corta vida y emisor de rayos gamma se usa en medicina nuclear para efectuar una amplia variedad de pruebas diagnosticas El 99Tc se usa como fuente de particulas beta libre de la emision de rayos gamma El anion pertecnetato TcO4 se emplea como inhibidor de corrosion anodica para aceros 6 Molibdeno Tecnecio Rutenio 43 Tc Tabla completa Tabla ampliadaInformacion generalNombre simbolo numeroTecnecio Tc 43Serie quimicaMetales de transicionGrupo periodo bloque7 5 dMasa atomica98 9063 1 uConfiguracion electronica Kr 4d5 5s2Electrones por nivel2 8 18 14 1 imagen AparienciaMetalico plateadoPropiedades atomicasRadio medio135 pmElectronegatividad1 9 escala de Pauling Radio atomico calc 183 pm radio de Bohr Radio covalente156 pmEstado s de oxidacion7 6 5 2 4 3 3 4 1 5 oxidoAcido fuerte1 ª energia de ionizacion702 kJ mol2 ª energia de ionizacion1470 kJ mol3 ª energia de ionizacion2850 kJ molPropiedades fisicasEstado ordinarioSolido paramagnetico Densidad11500 kg m3Punto de fusion2430 K 2157 C Punto de ebullicion4538 K 4265 C Entalpia de vaporizacion660 kJ molEntalpia de fusion24 kJ molPresion de vapor0 0229 Pa a 2473 KVariosEstructura cristalinaHexagonalCalor especifico210 J K kg Conductividad electrica6 7 106 S mConductividad termica50 6 W K m Isotopos mas establesArticulo principal Isotopos del tecnecioiso AN Periodo MD Ed PDMeV95mTcSintetico61 degIT 0 204 0 582 0 8350 0389 e95Mo 95Tc96TcSintetico4 3 deg 0 778 0 849 0 81296Mo 97TcSintetico2 6 106 ae 97Mo97mTcSintetico90 dIT0 965 e97Tc98TcSintetico4 2 106 ab g0 40 745 0 65298Ru 99Tctrazas2 111 105 ab 0 29499Ru99mTcSintetico6 01 hITg0 142 0 0020 14099Tc Valores en el SI y condiciones normales de presion y temperatura salvo que se indique lo contrario editar datos en Wikidata Configuracion de los niveles de energia del tecnecio Antes de que fuera descubierto muchas de las propiedades del elemento 43 fueron predichas por Dmitri Mendeleev Mendeleev reservo un espacio en su tabla periodica para un hipotetico elemento que llamo eka manganeso En 1937 el isotopo 97Tc se convirtio en el primer elemento producido de forma predominantemente artificial de ahi su nombre del griego texnhtos que significa artificial La mayoria del tecnecio producido en la Tierra se obtiene como subproducto de la fision del 235U en los reactores nucleares y se extrae de las varillas de combustible nuclear Ningun isotopo del tecnecio posee un periodo de semidesintegracion mayor de 4 2 millones de anos el caso concreto del 98Tc asi que su deteccion en gigantes rojas en 1952 ayudo a reforzar la teoria de que en las estrellas pueden generarse elementos pesados En la Tierra el tecnecio se encuentra en trazas detectables como producto de la fision espontanea en minerales de uranio por accion de la captura de neutrones en menas de molibdeno Indice 1 Propiedades fisicas y quimicas 2 Aplicaciones 2 1 Medicina nuclear 2 2 Uso industrial 2 3 Uso quimico 3 Historia 3 1 La busqueda del elemento 43 3 2 Descubrimiento oficial e historia posterior 4 Abundancia y obtencion 4 1 Obtencion natural 4 2 Subproducto en residuos de fision nuclear 4 3 Activacion neutronica del molibdeno u otros elementos puros 5 Isotopos 5 1 Estabilidad de los isotopos del tecnecio 6 Referencias 6 1 Trabajos citados 6 2 Notas 7 Enlaces externosPropiedades fisicas y quimicas EditarEl tecnecio es un metal radiactivo de color gris plateado con una apariencia similar al metal platino Sin embargo cuando se obtiene generalmente tiene la forma de polvo grisaceo Su posicion en la tabla periodica esta entre el molibdeno y el rutenio y como predicen las leyes periodicas sus propiedades son intermedias a estos dos metales El tecnecio al igual que el prometio es excepcional entre los elementos ligeros ya que no posee ningun isotopo estable y sin embargo esta rodeado por elementos que si los tienen Dada su inestabilidad el tecnecio es extremadamente escaso en la Tierra No desempena ningun papel biologico y en condiciones normales no se encuentra en el cuerpo humano La forma metalica del tecnecio se desluce rapidamente en presencia de aire humedo Sus oxidos son el TcO2 y el Tc2O7 Bajo condiciones oxidantes el tecnecio VII existe en forma de anion pertecnetato TcO4 7 Los estados de oxidacion mas habituales del tecnecio son 0 2 4 5 6 y 7 8 Cuando el tecnecio esta pulverizado arde en presencia de oxigeno 9 Se disuelve en agua regia acido nitrico y en acido sulfurico concentrado pero no en acido clorhidrico Posee lineas espectrales caracteristicas a las siguientes longitudes de onda 363 nm 403 nm 410 nm 426 nm 430 nm y 485 nm 10 La forma metalica es ligeramente paramagnetica es decir sus dipolos magneticos se alinean con los campos magneticos externos a pesar de que el tecnecio normalmente no es magnetico 11 La estructura cristalina del metal presenta un empaquetamiento hexagonal compacto Un cristal aislado de puro tecnecio metalico se convierte en un superconductor de tipo II a una temperatura de 7 46 K la irregularidad de los cristales y las trazas de impurezas elevan este valor a 11 2 K para el caso de un tecnecio pulverizado de una pureza del 99 9 12 Por debajo de esta temperatura el tecnecio posee una muy alta profundidad de penetracion magnetica la mayor de todos los elementos despues del niobio 13 El tecnecio es generado en los procesos de fision nuclear y se propaga mas facilmente que otros muchos radionuclidos Es importante la comprension de su toxicidad en animales y humanos pero las pruebas experimentales son escasas Parece tener baja toxicidad quimica Su toxicidad radiologica por unidad de masa varia en funcion del compuesto el tipo de radiacion del isotopo en cuestion y su periodo de semidesintegracion El 99mTc es particularmente atractivo por sus aplicaciones medicas La maxima radiacion que presenta este isotopo es de rayos gamma con la misma longitud de onda que los rayos X empleados para el diagnostico comun ofreciendo la penetracion adecuada y causando danos minimos Todo esto unido al corto periodo de semidesintegracion de su isomero nuclear metaestable y al relativamente largo periodo de semidesintegracion del isotopo producido 99Tc que permite que sea eliminado del organismo antes de que se desintegre hace que un escaner nuclear de 99mTc tipico suponga una dosis relativamente baja de radiacion administrada Ver mas sobre este tema mas abajo 12 Todos los isotopos del tecnecio debe ser manejados con cuidado El mas comun de ellos el 99Tc es un debil emisor de particulas beta este tipo de radiacion puede ser detenida por las paredes del instrumental de cristal del laboratorio Cuando son detenidas se emiten rayos X de baja intensidad pero una separacion de unos 30 cm basta para que afecte a nuestro organismo El riesgo principal cuando se trabaja con tecnecio es la inhalacion del polvo la contaminacion radiactiva que esto produce en los pulmones supone un riesgo muy significativo de cancer Para la mayoria de trabajos con tecnecio la manipulacion cuidadosa bajo una campana extractora suele ser suficiente no se requiere el uso de una camara seca con guantes 12 Aplicaciones EditarMedicina nuclear Editar El 99mTc la m indica que es un isomero nuclear metaestable es el radioisotopo mas utilizado en la practica diagnostica estimandose que el 80 de los procedimientos de medicina nuclear lo utilizan 14 Se usa principalmente en procedimientos de diagnostico de funcionamiento de organos del cuerpo humano por ejemplo como marcador radiactivo que el equipamiento medico puede detectar en el cuerpo humano 15 Este isotopo se adapta muy bien a su uso ya que emite rayos gamma facilmente detectables con una energia de 140 keV y su periodo de semidesintegracion es de 6 0058 horas es decir en 24 horas se desintegran quince dieciseisavos del total para originar 99Tc 16 El libro Technetium de Klaus Schwochau enumera 31 radiofarmacos basados en el 99mTc usados en estudios funcionales del cerebro el miocardio la glandula tiroidea los pulmones el higado la vesicula biliar los rinones el esqueleto la sangre y los tumores La inmunoescintografia incorpora 99mTc a un anticuerpo monoclonal una proteina del sistema inmunitario capaz de unirse a celulas cancerosas Pocas horas despues de la inyeccion se detectan los rayos gamma emitidos por el 99mTc con el correspondiente equipo medico altas concentraciones indican donde se localiza el tumor Esta tecnica es particularmente util para detectar tumores dificiles de localizar como los que afectan al intestino Estos anticuerpos modificados son comercializados por la empresa alemana Hoechst bajo el nombre de Scintium 17 Cuando el 99mTc se combina con un compuesto de estano se une a los eritrocitos y puede usarse para localizar desordenes del sistema circulatorio Se usa normalmente para detectar hemorragias gastrointestintales El ion pirofosfato combinado con el 99mTc se adhiere a los depositos de calcio del musculo cardiaco danado algo util para evaluar el dano producido tras un ataque cardiaco 18 El coloide de azufre con 99mTc es filtrado por el bazo haciendo posible la visualizacion de la estructura de este organo 19 La exposicion a la radiacion debido al tratamiento diagnostico con 99mTc puede mantenerse dentro de niveles bajos Debido al corto periodo de semidesintegracion su rapida desintegracion para originar el 99Tc mucho menos radiactivo hace que la dosis total de radiacion recibida por el paciente por unidad de actividad inicial tras la administracion sea relativamente baja En la forma en la que se administra generalmente como pertecnetato ambos isotopos son eliminados rapidamente del organismo en unos pocos dias 18 El tecnecio empleado en medicina nuclear se suele extraer de los generadores de 99mTc El 95mTc con un periodo de semidesintegracion de 61 dias se usa como marcador radiactivo para estudiar la difusion del tecnecio en el ambiente y en sistemas animales y vegetales 12 Uso industrial Editar El 99Tc se desintegra emitiendo particulas beta de baja energia y sin presencia de rayos gamma Ademas su largo periodo de semidesintegracion conlleva que su emision decrece muy lentamente con el tiempo Tambien puede extraerse tecnecio de gran pureza quimica e isotopica a partir de residuos nucleares Por todas estas razones el 99Tc es un patron de emision beta usado para la calibracion de equipos cientificos 12 Se ha estudiado la posibilidad de emplear el 99Tc en baterias nucleares optoelectricas Uso quimico Editar Como el renio y el paladio el tecnecio puede usarse como catalizador Para algunas reacciones por ejemplo la deshidrogenacion del alcohol isopropilico supone un catalizador mucho mas efectivo que el renio o el paladio Por supuesto su radiactividad es el mayor problema a la hora de encontrar aplicaciones seguras 12 Bajo ciertas circunstancias una pequena concentracion 5 10 5 mol L 1 del anion pertecnetato en agua puede proteger hierros y aceros al carbono de la corrosion Por esta razon el pertecnetato puede emplearse como inhibidor de la corrosion anodica para el acero pero la radiactividad del tecnecio presenta ciertos problemas a la hora de usarlo para aplicaciones estrictamente quimicas como esta Aunque por ejemplo el anion CrO42 puede tambien inhibir la corrosion se requieren concentraciones hasta diez veces mayores En un experimento una muestra se mantuvo en una disolucion acuosa de pertecnetato durante 20 anos y no sufrio corrosion alguna El mecanismo mediante el cual el anion pertecnetato previene la corrosion no se conoce muy bien pero parece implicar la formacion de una delgada capa superficial Una teoria mantiene que el pertecnetato reacciona con la superficie del acero formando una capa de dioxido de tecnecio que previene una posterior corrosion el mismo efecto explica como el hierro en polvo puede utilizarse para eliminar el pertecnetato del agua el carbon activado tambien puede usarse para ese fin El efecto desaparece rapidamente si la concentracion de pertecnetato cae por debajo de un minimo o si se anade una alta concentracion de otros iones Evidentemente la naturaleza radiactiva del tecnecio 3 MBq por litro para la concentracion requerida hace este tipo de proteccion impracticable en casi todas las situaciones Sin embargo la proteccion ante la corrosion usando aniones pertecnetato se ha sugerido aunque nunca aplicado para su uso en reactores de agua en ebullicion 12 En los ultimos anos de la decada de 1970 se efectuo con exito la electrodeposicion del tecnecio sobre varios sustratos llevada a cabo por Lichtenberger en la Universidad de Virginia como parte de un estudio de investigacion sobre el uso de emisiones beta debiles para evitar la degradacion biologica de instrumentacion marina Estos estudios fueron frustrados por la baja estabilidad en el agua marina Historia EditarLa busqueda del elemento 43 Editar Dmitri Mendeleev predijo las propiedades del tecnecio antes de que fuera descubierto Durante muchos anos existio un espacio vacante en la tabla periodica entre el molibdeno elemento 42 y el rutenio elemento 44 Muchos investigadores de la epoca estaban ansiosos por ser los primeros en descubrir y poner nombre al elemento 43 su localizacion en la tabla sugeria que debia ser mas facil de descubrir que otros elementos aun no hallados En 1828 se creyo haber encontrado en menas de platino Se le dio el nombre de polinio pero finalmente resulto ser iridio impuro Mas tarde en 1846 de nuevo se afirmo haber descubierto el elemento que nombraron ilmenio pero se determino que era niobio impuro Ese error fue cometido de nuevo en 1847 cuando se aseguro haber descubierto el llamado pelopio 20 Dimitri Mendeleev predijo que ese elemento 43 debia ser quimicamente similar al manganeso y lo llamo eka manganeso 21 22 En 1877 el quimico ruso Serge Kern informo del descubrimiento del elemento en un mineral de platino Kern lo bautizo con el nombre de davyo en honor al destacado quimico ingles Sir Humphry Davy pero se determino que en realidad se trataba de una mezcla de iridio rodio y hierro Otro candidato el lucio fue el siguiente en 1896 pero resulto ser itrio Mas tarde en 1908 el quimico japones Masataka Ogawa encontro una evidencia en una muestra de un mineral llamado torianita que parecia indicar la presencia del elemento 43 Ogawa le puso el nombre de niponio en honor de Japon Nippon en japones En el ano 2004 H K Yoshihara reviso una copia del espectro de rayos X de la muestra de torianita en la que Ogawa encontro el niponio grabada en una placa fotografica preservada por la familia del quimico japones El espectro fue reinterpretado e indicaba la presencia del elemento 75 renio en lugar del elemento 43 23 Los quimicos alemanes Otto Berg Walter Noddack e Ida Tacke estos dos ultimos mas tarde se casarian informaron del descubrimiento de los elementos 75 y 43 en 1925 nombrando a este ultimo con el nombre de masurio en honor a Masuria en el este de Prusia actualmente territorio polaco la region de donde procedia la familia de Noddack 24 El grupo de quimicos bombardeo muestras de columbita con un haz de electrones y dedujeron la presencia del elemento 43 al examinar espectros de difraccion de rayos X La longitud de onda de los rayos X esta relacionada con el numero atomico a traves de una expresion deducida por Henry Moseley en 1913 El equipo afirmo haber detectado una leve senal de rayos X a la longitud de onda correspondiente al elemento 43 Otros investigadores contemporaneos no han sido capaces de reproducir este experimento y de hecho fue considerado como un error durante muchos anos 25 26 En 1998 John T Armstrong del Instituto Nacional de Estandares y Tecnologia efectuo simulaciones informaticas de los experimentos de 1925 y obtuvo resultados muy similares a los conseguidos por el equipo de Noddack y aseguro que estaban respaldados por el trabajo publicado por David Curtis del Laboratorio Nacional Los Alamos sobre la medida de la abundancia natural del tecnecio 25 27 Sin embargo los resultados experimentales de Noddack nunca han sido reproducidos y nunca fueron capaces de aislar el elemento 43 La idea de que Noddack podria efectivamente haber obtenido muestras tecnecio fue propuesta por el fisico belga Pieter van Assche 28 Assche intento efectuar un analisis a posteriori de los datos de Noddack para demostrar que el limite de deteccion del metodo analitico de Noddack podria haber sido del orden de 1000 veces inferior al valor propuesto en sus trabajos 10 9 29 Estos valores fueron usados por Armstrong para simular el espectro de rayos X original Armstrong afirmo haber obtenido resultados muy similares al espectro original sin hacer ninguna referencia a donde fueron publicados los datos originales De esta forma ofrecio un apoyo convincente a la idea de que Noddack efectivamente identifico la fision del masurio basandose en datos espectrales 30 Sin embargo Gunter Herrmann de la Universidad de Maguncia despues de un minucioso estudio demostro que los argumentos de van Assche tuvieron que ser desarrollados ad hoc para adecuarse de manera un tanto forzada a los resultados previamente establecidos Ademas el contenido en 99Tc esperado en una muestra tipica de pechblenda 50 de uranio es aproximadamente de 10 10 g kg de mineral 1 y puesto que el uranio nunca excedio el 5 aproximadamente en las muestras de columbita de Noddack la cantidad de elemento 43 no pudo exceder los 3 10 11 mg kg de mineral 1 31 32 Es claro que tan nimia cantidad no pudo ser pesada ni a partir de ella pudieron obtenerse lineas espectrales de rayos X que pudieran ser claramente distinguidas del ruido La unica forma de detectar su presencia es a partir de medidas de radiactividad una tecnica que Noddack no empleo 32 pero que si lo hicieron Segre y Perrier 33 Descubrimiento oficial e historia posterior Editar Emilio Segre fue el codescubridor del tecnecio El descubrimiento del elemento 43 fue finalmente confirmado en un experimento en 1937 llevado a cabo en la Universidad de Palermo Sicilia por Carlo Perrier y Emilio Segre En el verano de 1936 Segre y su esposa visitaron los Estados Unidos Primero estuvieron en Nueva York en la Universidad de Columbia donde Segre habia pasado el verano anterior y despues en Berkeley en el Laboratorio de Radiacion Ernest O Lawrence Segre convencio al inventor del ciclotron Lawrence para que le cediera alguna de las partes descartadas del ciclotron que se habian vuelto radiactivas A principios de 1937 Lawrence le envio una hoja de molibdeno que formaba parte del deflector del ciclotron Segre animo a su experimentado colega Perrier a que le ayudara a intentar demostrar mediante quimica comparativa que la actividad del molibdeno era en realidad causada por un elemento con Z 43 elemento inexistente en la naturaleza debido a la inestabilidad que presenta por la desintegracion nuclear Con una considerable dificultad fueron capaces de aislar tres periodos de desintegracion distintos 90 80 y 50 dias que correspondian a los isotopos 95Tc y 97Tc del tecnecio nombre dado mas tarde por Perrier y Segre al primer elemento quimico sintetizado por el ser humano 34 35 La Universidad de Palermo oficialmente quiso que el elemento fuera bautizado como panormio ya que el nombre en latin de Palermo es Panormus En lugar de ese nombre los investigadores decidieron nombrar al nuevo elemento usando la palabra griega technetos que significa artificial por ser el primer elemento producido de forma artificial 24 Segre volvio a Berkeley e inmediatamente busco a Glenn T Seaborg Alli aislaron el isotopo 99mTc que ahora se usa en mas de 10 000 000 de procedimientos medicos diagnosticos al ano En 1952 el astronomo Paul W Merrill en California detecto la senal espectral del tecnecio en concreto a las longitudes de 403 1 nm 423 8 nm 426 8 nm y 429 7 nm en la luz emitida por gigantes rojas del tipo S 12 Estas estrellas masivas cercanas al final de su vida eran ricas en este elemento de vida corta lo que significaba que las reacciones nucleares que tienen lugar en las estrellas podian generarlo Esta evidencia fue usada para respaldar la teoria no probada de que en las estrellas se produce la nucleosintesis de elementos pesados 36 Mas recientemente dichas observaciones proporcionaron las pruebas de que los elementos eran formados por la captura de neutrones en el proceso S 12 Desde este descubrimiento se han intentado buscar fuentes naturales de tecnecio en materiales terrestres En 1962 fue aislado e identificado 99Tc en una muestra de pechblenda procedente del Congo Belga en muy bajas concentraciones aproximadamente 0 2 ng kg 1 12 su presencia era debida a la fision espontanea del 238U Este descubrimiento fue hecho por B T Kenna y P K Kuroda 37 Hay pruebas de que en el reactor natural de fision natural de Oklo se han producido cantidades significativas de 99Tc que se desintegraron originando 99Ru 35 Abundancia y obtencion EditarObtencion natural Editar Puesto que el tecnecio es inestable solo existen pequenisimas trazas en la corteza terrestre originadas por la fision espontanea del uranio En 1999 David Curtis ver arriba estimo que en un kilogramo de uranio esta contenido aproximadamente 1 ng 10 9 g de tecnecio 38 Se ha encontrado tecnecio de origen extraterrestre en estrellas gigantes rojas tipos S M y N mediante el analisis del espectro de la luz emitida por las mismas 35 Subproducto en residuos de fision nuclear Editar Productos de fision de vida largaProductos de fisionPropiedad t Unidad Ma Rend Q KeV bg 99Tc 0 211 6 0507 294 b126Sn 0 230 0 0236 4050 bg79Se 0 295 0 0508 151 b93Zr 1 53 6 2956 91 bg135Cs 2 3 6 3333 269 b107Pd 6 5 0 1629 33 b129I 15 7 0 6576 194 bgEn contraste con la escasa abundancia natural cada ano se obtienen grandes cantidades de 99Tc a partir de varillas de combustible nuclear usadas que contienen varios productos de fision La fision de un gramo del isotopo 235U en los reactores nucleares produce 27 mg de 99Tc dando un rendimiento total en tecnecio del 6 1 39 Otros isotopos fisibles tambien producen rendimientos similares 12 Se estima que hasta el ano 1994 se habian producido unas 78 toneladas metricas de tecnecio en los reactores nucleares que son la principal fuente de este elemento en la Tierra 40 Sin embargo solo una fraccion del total de la produccion de tecnecio es usada comercialmente Desde el ano 2005 el 99Tc se encuentra a disposicion de aquellos que posean un permiso de la autoridad competente por un precio aproximado de 83 por gramo mas gastos de embalaje 41 La fision nuclear del 235U y del 239Pu deja un rendimiento moderado de tecnecio 99Tc asi que este elemento esta presente en los residuos radiactivos de los reactores de fision y tambien es producido tras la detonacion de una bomba de fision La cantidad de tecnecio producido artificialmente en la naturaleza sobrepasa la cantidad de tecnecio natural en gran medida Esto se debe a la liberacion producida en las pruebas nucleares llevadas a cabo al aire libre asi como en los procesos de tratamiento de residuos nucleares El 99Tc supone el principal componente de la basura nuclear en parte debido a su relativamente grande periodo de semidesintegracion Su desintegracion medida en bequerelios por cantidad de combustible gastado alcanza valores muy importantes incluso entre 104 y 106 anos despues de la generacion de los residuos nucleares 40 Se estima que hasta el ano 1994 se han liberado al ambiente unos 250 kg de 99Tc como resultado de la realizacion de pruebas nucleares 40 La cantidad de 99Tc liberada por los reactores nucleares hasta 1986 se estima que es del orden de 1600 kg principalmente en el reprocesamiento del combustible nuclear la mayor parte fue vertida al mar En los ultimos anos los metodos de reprocesamiento han mejorado para reducir las emisiones pero desde el ano 2005 la principal fuente de liberacion de 99Tc a la naturaleza es la planta de Sellafield que libero unos 900 kg entre los anos 1995 y 1999 al mar de Irlanda A partir de 2000 se ha regulado la cantidad que se libera al ambiente limitandola a unos 140 kg al ano 42 Como resultado del reprocesamiento del combustible nuclear el tecnecio se ha vertido al mar en numerosos lugares y algunos mariscos contienen cantidades pequenas pero detectables Por ejemplo la langosta de Cumbria occidental contiene pequenas cantidades de este elemento 43 Las bacterias anaerobicas del genero Clostridium son capaces de reducir el Tc VII hasta Tc IV Dichas bacterias juegan un importante papel en la reduccion del hierro manganeso y uranio modificando la solubilidad de estos elementos en los suelos y sedimentos Su capacidad para reducir el tecnecio puede determinar en gran medida la localizacion de los residuos industriales 44 El largo periodo de semidesintegracion del 99Tc y su capacidad para formar especies anionicas junto con el 129I son dos caracteristicas importantes a tener en cuenta a la hora del almacenamiento a largo plazo de residuos nucleares de alta radiactividad Ademas muchos de los metodos disenados para eliminar productos de fision en corrientes de procesos de plantas de reprocesamiento se basan en eliminar especies cationicas como el cesio por ejemplo el 137Cs y el estroncio por ejemplo el 90Sr Eliminadas dichas especies cationicas el tecnecio puede quedar en la forma de pertecnatio anionico Las actuales opciones en el almacenamiento de residuos nucleares se decantan por el enterramiento en roca geologicamente estable El riesgo principal en el almacenamiento es que los residuos probablemente entren en contacto con el agua lo que podria provocar la propagacion ambiental de la contaminacion radiactiva El pertecnetato anionico y el yoduro son mas dificiles de adsorber sobre las superficies de los minerales y por ello tienen mucha mas movilidad En comparacion el plutonio el uranio y el cesio tienen mucha mayor capacidad para unirse a particulas del suelo Por este motivo la quimica ambiental del tecnecio es un area activa de investigacion Un metodo alternativo para el almacenamiento de residuos la transmutacion fue llevado a cabo en el CERN para el 99Tc En este proceso de transmutacion el tecnecio 99Tc como blanco es bombardeado con neutrones formando el isotopo 100Tc periodo de semidesintegracion 16 s que sufre una desintegracion beta hasta rutenio 100Ru Un inconveniente de este proceso es la necesidad de tener un tecnecio de muy alta pureza como blanco Mientras que la presencia de trazas de otros productos de fision son capaces de aumentar ligeramente la actividad del blanco irradiado si dichas trazas son de actinidos menores tales como americio y curio se dara un proceso de fision que originara los productos de fision correspondientes De esta manera la presencia de una pequena cantidad de actinidos menores conduce a un altisimo nivel de radiactividad en el blanco irradiado La formacion de 106Ru periodo de semidesintegracion 374 dias a partir de la fision es capaz de aumentar la actividad del rutenio metalico final que requerira despues un largo tiempo de enfriamiento tras la irradiacion para poder ser usado La produccion real del 99Tc a partir de combustible nuclear gastado es un proceso largo Durante el reprocesamiento del combustible el 99Tc aparece en el liquido residual que es altamente radiactivo Despues de varios anos de almacenamiento la radiactividad decae hasta un punto en el que la extraccion de los isotopos de vida larga incluyendo el 99Tc es factible Se emplean numerosos procesos quimicos de extraccion para obtener 99Tc metalico de alta pureza 12 Activacion neutronica del molibdeno u otros elementos puros Editar El isotopo metaestable el nucleo se encuentra en estado excitado 99mTc se genera como producto a partir de la fision del uranio o el plutonio en los reactores nucleares Ya que esta permitido almacenar el combustible nuclear usado durante anos antes de ser reprocesado todo el 99Mo y el 99mTc habran decaido cuando dichos productos de fision sean separados de los otros actinidos en el reprocesamiento nuclear convencional El rafinato PUREX contendra una alta concentracion de tecnecio en la forma de TcO4 siendo en su gran parte 99Tc La inmensa mayoria del 99mTc usado con fines medicos se origina a partir de 99Mo que se crea a partir de la activacion neutronica del 98Mo El 99Mo posee un periodo de semidesintegracion de 67 horas y el 99mTc con un periodo de semidesintegracion de tan solo 6 horas se origina continuamente a partir de su desintegracion 45 Los hospitales extraen despues quimicamente el tecnecio de la solucion usando un generador de 99mTc El generador de tecnecio mas comun es una columna de alumina que contiene 98Mo en la medida que el aluminio posee una seccion transversal de captura neutronica pequena es conveniente que una columna de alumina contenga 98Mo inactivo para ser irradiado con neutrones dando lugar a una columna de 99Mo radiactivo para el generador de tecnecio 46 Trabajando de este modo no hay necesidad de efectuar complejos procedimientos quimicos que podrian requerir separar el molibdeno de la mezcla de productos de fision Este metodo alternativo requiere que un blanco de uranio enriquecido sea irradiado con neutrones para formar 99Mo como producto de fision que posteriormente es separado 47 Existen otros isotopos del tecnecio pero no se obtienen en cantidades significativas por fision cuando se necesitan se obtienen por irradiacion con neutrones de isotopos de la misma familia por ejemplo el 97Tc se puede originar irradiando con neutrones el 96Ru Isotopos EditarArticulo principal Anexo Isotopos de tecnecio El tecnecio es uno de los dos elementos dentro de los 82 primeros que no posee isotopos estables de hecho es elemento con el numero atomico mas bajo que es exclusivamente radiactivo el otro elemento es el prometio 48 Los radioisotopos mas estables del tecnecio son el 98Tc periodo de semidesintegracion 4 2 millones de anos el 97Tc periodo de semidesintegracion 2 6 millones de anos y el 99Tc periodo de semidesintegracion 211 1 miles de anos 49 Se han caracterizado otros veintidos radioisotopos con masas atomicas que abarcan desde las 87 933 u 88Tc hasta las 112 931 u 113Tc La mayoria de sus periodos de semidesintegracion son menores a una hora las excepciones son el 93Tc periodo de semidesintegracion 2 75 horas 94Tc periodo de semidesintegracion 4 883 horas 95Tc periodo de semidesintegracion 20 horas y 96Tc periodo de semidesintegracion 4 28 dias 49 El tecnecio posee tambien numerosos meta estados El 97mTc es el mas estable con un periodo de semidesintegracion de 90 1 dias 0 097 eV Le sigue el 95mTc periodo de semidesintegracion 61 dias 0 038 eV el 99mTc periodo de semidesintegracion 6 01 horas 0 143 eV El 99mTc solo emite rayos gamma desintegrandose hasta 99Tc 49 Para los isotopos mas ligeros que el isotopo 98Tc el modo primario de desintegracion es la captura electronica originando molibdeno Para los isotopos mas pesados el modo primario es la emision beta originando rutenio con la excepcion del 100Tc que puede desintegrarse tanto por emision beta como por captura electronica 49 50 El 99Tc es el isotopo mas comun y el mas facil de obtener ya que es producto mayoritario de la fision del 235U Un gramo de 99Tc produce 6 2 108 desintegraciones por segundo esto es 0 62 GBq g 1 51 Estabilidad de los isotopos del tecnecio Editar El tecnecio y el prometio son elementos ligeros poco convencionales ya que no poseen isotopos estables El porque de este hecho es algo complicado Usando el modelo de la gota liquida para los nucleos atomicos se puede obtener una formula semi empirica para la energia de enlace de un nucleo Esta formula predice un valle de estabilidad beta asi como que nuclidos no sufren desintegracion beta Los nuclidos que sobrepasan las fronteras del valle tienden a desintegrarse con emision beta dirigiendose hacia el centro del valle emitiendo un electron un positron o capturando un electron Para un numero fijo de nucleones A las energias de enlace estan descritas por una o mas parabolas con el nuclido mas estable en el fondo Puede haber mas de una parabola porque los isotopos con un numero par de protones y un numero par de neutrones son mas estable que los isotopos con un numero impar de neutrones y un numero par de protones Una sola emision beta transforma por tanto un nuclido de un tipo en un nuclido del otro tipo Cuando solo hay una parabola solo puede haber un isotopo estable cuya energia es descrita por la misma Cuando hay dos parabolas esto es cuando el numero de nucleones es par puede ocurrir raramente que haya un nucleo estable con un numero impar de neutrones y un numero impar de protones aunque esto solo ocurre en cuatro casos Sin embargo si esto sucede no puede haber isotopos estables con un numero par de neutrones y un numero par de protones Para el tecnecio Z 43 el valle de estabilidad beta esta centrado alrededor de los 98 nucleones Sin embargo para cada numero de nucleones desde el 95 al 102 ya hay al menos un nuclido estable tanto para el molibdeno Z 42 como para el rutenio Z 44 Para los isotopos con numero impar de nucleones esto inmediatamente impide la posibilidad de un isotopo estable de tecnecio ya que solo puede haber un nuclido estable con un numero impar fijo de nucleones Para los isotopos con un numero par de nucleones puesto que el tecnecio posee un numero impar de protones cualquier isotopo debe tener tambien un numero impar de neutrones En este caso la presencia de un nuclido estable con el mismo numero de nucleones y un numero par de protones hace imposible que el nucleo sea estable 52 Referencias EditarTrabajos citados Editar PublicacionesThe Encyclopedia of the Chemical Elements edited by 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su espectro es bastante similar a las medidas directas de la abundancia natural del tecnecio en menas de uranio publicadas en 1999 por Dave Curtis y sus colegas en Los Alamos No podemos encontrar otra explicacion plausible para los datos de Noddack que no sea la de que efectivamente detectaron la fision del masurio van Assche P H M Nucl Phys 1988 A480 205 214 Noddack W Tacke I Berg O Naturwissenshaften 1925 13 567 574 Armstrong J T Chem Eng News 2003 81 36 110 Kenna B T Kuroda P K J Inorg Nucl Chem 1961 23 142 144 a b Habashi F Ida Noddack 1896 1978 Personal Recollections on the Occasion of 80th Anniversary of the Discovery of Rhenium Laval University Quebec City Canada 2005 p 59 Zingales Roberto febrero de 2006 The History of Element 43 Technetium PDF Journa of Chemical Education Vol 83 Nº 2 en ingles Consultado el 22 de febrero de 2008 La referencia utiliza el parametro obsoleto mes ayuda Emsley John 2001 Technetium Nature s Building Blocks An A Z Guide to the Elements en ingles 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Datos Q1054 Multimedia Technetium Obtenido de https es wikipedia org w index php title Tecnecio amp oldid 140206032, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

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