Technetium (7440-26-8) Physikalische und Chemische Eigenschaften
Technetium
Elementares Technetium ist ein radioaktives Übergangsmetall, das in der Isotopenproduktion und spezialisierten metallurgischen Anwendungen eingesetzt wird; Beschaffung und Handhabung erfordern definierte isotopische Spezifikationen und Strahlenschutzmaßnahmen.
| CAS-Nummer | 7440-26-8 |
| Gruppe | Übergangsmetall (Radionuklid) |
| Typische Form | silbergrauer metallischer Feststoff |
| Übliche Qualität | EP |
Technetium ist ein Übergangsmetall der Mangan-Gruppe (Periode 5, Gruppe 7) mit der Ordnungszahl 43. Es ist das leichteste Element ohne stabile Isotope; alle bekannten Nuklide sind radioaktiv. Strukturell besitzt das Element ein dichtgepacktes hexagonales (hcp) Metallgitter und ist chemisch sowie elektronisch mit Rhenium und in geringerem Maße mit Mangan analog, zeigt variable Valenzen und eine starke Neigung zur Bildung von Oxoanionen und Fluoriden mit hohen Oxidationsstufen. Das neutrale Atom wird durch die Formel Tc und das Elementsymbol Tc dargestellt.
Elektronisch besitzt Technetium eine unvollständig gefüllte d-Unterschale, die eine Vielzahl von Oxidationsstufen ermöglicht, insbesondere hohe positive Oxidationsstufen, die Oxo- und Fluorverbindungen stabilisieren (z. B. Pertechnetat, \((\mathrm{TcO}_4)^{-}\), sowie TcF5/TcF6-Fluoride). Als Metall ist es mäßig schwer und feuerfest: metallisches Technetium ist silbergrau, korrodiert langsam an feuchter Luft und zeigt hohe Schmelz- und Siedepunkte, charakteristisch für feuerfeste Übergangsmetalle. Chemisch zeigt es amphoteres Verhalten im Sinne, dass es in oxidierenden Mineralsäuren und starken Oxidationsmitteln lösliche Oxo-Spezies bildet, jedoch nicht durch nicht-oxidierende Salzsäure angegriffen wird.
Technetium besitzt große praktische Bedeutung in der Kerntechnik und Medizin. Als Spaltprodukt trägt es zur Langzeitradioaktivität in abgebrannten Brennelementen bei (insbesondere \({}^{99}\mathrm{Tc}\) mit langer Halbwertszeit), und der metastabile Isomer \({}^{99\mathrm{m}}\mathrm{Tc}\) wird aufgrund seiner günstigen Gamma-Emission und kurzen Halbwertszeit umfassend als diagnostisches Radiopharmakon eingesetzt.
Übliche kommerzielle Qualitäten, die für diese Substanz berichtet werden, umfassen: EP.
Physikalische Grundeigenschaften (Dichte, Schmelzpunkt, Siedepunkt)
Atomgewicht
Standard-Atommasse (angegeben): 96,90636.
Aussehen und physikalischer Zustand
Metallisches Technetium wird als silbergraues Metall beschrieben, das oft als schwammartige Masse beim Reduzieren von Ammoniumpertechnetat gewonnen wird; es läuft an feuchter Luft langsam an. Die Kristallstruktur ist dichtgepackt hexagonal (hcp), isomorph zu Rhodium, Ruthenium und Osmium.
Dichte
Angabe der Dichte: \(11\,\mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}\).
Schmelzpunkt
Angegebener Schmelzpunkt: \(2157\,^\circ\mathrm{C}\).
Molwärme der Schmelze am Schmelzpunkt: \(33,29\,\mathrm{kJ}\,\mathrm{mol}^{-1}\).
Siedepunkt
Angegebener Siedepunkt (elementar): \(4265\,^\circ\mathrm{C}\).
Extrapolierte Dampfdruckwerte (berichtigt): 1 Pa bei \(2454\,^\circ\mathrm{C}\); 10 Pa bei \(2725\,^\circ\mathrm{C}\); 100 Pa bei \(3051\,^\circ\mathrm{C}\); 1 kPa bei \(3453\,^\circ\mathrm{C}\); 10 kPa bei \(3961\,^\circ\mathrm{C}\); 100 kPa bei \(4621\,^\circ\mathrm{C}\). Alle Dampfdruckwerte sind als extrapoliert angegeben.
Chemische Eigenschaften (Reaktivität und Oxidationsstufen)
Oxidationsstufen
Häufig angegebene Oxidationsstufen des Technetiums sind +4 und +7 (letztere vorhanden im Pertechnetat-Ion, \((\mathrm{TcO}_4)^{-}\)); +3 ist seltener. Technetium zeigt Mehrwertigkeit, typisch für frühe bis mittlere Übergangsmetalle, mit zugänglichen hohen Oxidationsstufen, die Oxo- und Fluorokomplexe stabilisieren.
Reaktivität mit Luft und Wasser
Metallisches Technetium läuft an feuchter Luft langsam an. Unter oxidierenden Bedingungen wird es zu höheren Oxiden und löslichen Oxo-Spezies umgewandelt. In wässriger Chemie erzeugen Oxidationsmittel leicht Pertechnetat \((\mathrm{TcO}_4)^{-}\), ein relativ mobiles und lösliches Oxyanion; Reduktion führt zu niedervalentigen, unlöslichen Oxiden oder Metall.
Reaktivität mit Säuren und Basen
Technetium löst sich in oxidierenden Säuren wie Salpetersäure, Königswasser und konzentrierter Schwefelsäure und bildet lösliche Technetium-Spezies; es wird berichtet, dass es in Salzsäure jeder Konzentration unlöslich ist. Neutrale oder alkalische Wasserstoffperoxidlösungen lösen Technetium und bilden Lösungen, die das Pertechnetat-Ion \((\mathrm{TcO}_4)^{-}\) enthalten. Das Metall reagiert direkt mit Fluor, um Penta- und Hexafluoride zu bilden, verbindet sich bei Raumtemperatur mit Schwefel zu Disulfid-Spezies und kann unter geeigneten Bedingungen Karbide (TcC) bilden.
Isotopische Zusammensetzung
Stabile Isotope
Für Technetium existieren keine stabilen Isotope. Alle Isotope sind radioaktiv.
Radioisotope
Technetium verfügt über mehrere radioaktive Isotope von praktischem Interesse. Der metastabile Isomer \({}^{99\mathrm{m}}\mathrm{Tc}\) (Zerfallsprodukt von \({}^{99}\mathrm{Mo}\)) hat eine Halbwertszeit von etwa 6 Stunden und wird weitverbreitet als diagnostischer radioaktiver Bildgebungsagent eingesetzt. Der Grundzustand \({}^{99}\mathrm{Tc}\) (Zerfallsprodukt von \({}^{99\mathrm{m}}\mathrm{Tc}\)) hat eine lange Halbwertszeit von etwa 210.000 Jahren und ist ein bedeutendes langlebiges Spaltprodukt in abgebrannten Kernbrennstoffen. Das praktisch am häufigsten genutzte Isotop ist \({}^{99}\mathrm{Tc}\).
Thermodynamische Parameter
Wärmekapazität und verwandte Daten
Es liegen keine experimentell ermittelten Werte für diese Größe im aktuellen Datenkontext vor.
Enthalpie und Gibbs-Energie
Molenthalpie der Schmelze am angegebenen Schmelzpunkt: \(33,29\,\mathrm{kJ}\,\mathrm{mol}^{-1}\).
Keine präzisen Gibbs-Freiheitsenergie-Werte für Standardbildungsenthalpie oder andere thermodynamische Funktionen sind im aktuellen Datenkontext verfügbar.
Identifikatoren und Synonyme
Registernummern und Codes
- CAS-Nummer: 7440-26-8
- EG-Nummer: 231-136-0
- ChEBI: CHEBI:33353
- DSSTox Stoff-ID: DTXSID5075028
- Nikkaji-Nummer: J95.292C
- Wikidata: Q1054
Weitere berechnete Identifikatoren:
- Molekülformel: Tc
- Molekular- / Atomgewicht: 96,90636
- InChI: InChI=1S/Tc
- InChIKey: GKLVYJBZJHMRIY-UHFFFAOYSA-N
- SMILES: [Tc]
Synonyme und gebräuchliche Namen
Verfügbare Synonyme und Namensvarianten umfassen: Technetium; TECHNETIUM; Technetium, elementar; Tc; Technetium-Atom; Technetium (Element); Technetium (atomar); 43Tc; Technetium-Element. (Diese Liste stellt eine Auswahl aufgezeichneter Synonyme dar.)
Industrielle und Kommerzielle Anwendungen
Hauptanwendungsbereiche
Die hauptsächliche Bedeutung von Technetium liegt in der Nuklearmedizin (diagnostische Radiopharmaka basierend auf \({}^{99\mathrm{m}}\mathrm{Tc}\)) und Kerntechnik (Spaltprodukt in Reaktor-Brennstoff und Abfallmanagement, insbesondere \({}^{99}\mathrm{Tc}\)). Geringe Zugaben von Technetium wurden als Korrosionsinhibitoren in der Stahlherstellung untersucht, obwohl der routinemäßige industrielle Einsatz durch Radioaktivitätsbedenken eingeschränkt ist. Technetium und bestimmte Legierungen wurden im Bereich der Tieftemperatursupraleitung und verwandter kryogener Anwendungen erforscht.
Typische Anwendungsbeispiele
- Diagnostische Bildgebung: Einsatz von \({}^{99\mathrm{m}}\mathrm{Tc}\)-Radiopharmaka zur Gamma-Bildgebung.
- Kernindustrie: Technetium wird als Spaltprodukt erzeugt und stellt einen langfristigen radiologischen Kontaminanten in abgebrannten Brennelementen und Abfallströmen dar (\({}^{99}\mathrm{Tc}\) besonders umweltrelevant).
- Metallurgie: experimenteller Einsatz als Mikrolegierungselement oder Korrosionsinhibitor bei der Stahlproduktion (Anwendung durch Radioaktivität eingeschränkt).
- Chemische Reagenzien: Bildung von Pertechnetat \((\mathrm{TcO}_4)^{-}\) in oxidierender wässriger Chemie; Bildung von Fluoriden und anderen Verbindungen mit hoher Oxidationsstufe in spezialisierten Synthesen.
Wenn ein Käufer oder Prozessingenieur eine prägnante Nutzungsauswahl für einen bestimmten Sektor benötigt, sollte die Auswahl auf den oben beschriebenen elementaren und radiochemischen Eigenschaften basieren.
Sicherheits- und Handhabungsübersicht
Lagerung und Handhabung
Technetium ist radioaktiv; Handhabung und Lagerung müssen den anerkannten Strahlenschutzpraktiken (Zeit, Abstand, Abschirmung) und den örtlichen gesetzlichen Vorschriften entsprechen. Fester metallischer Technetium sollte in für radioaktive Stoffe geeigneten Behältern mit Maßnahmen zur Verhinderung der Ausbreitung und Kontamination gelagert werden. Lösungen, die Pertechnetat oder andere lösliche Technetiumverbindungen enthalten, erfordern zusätzliche Behälter und technische Kontrollen zur Verhinderung von Freisetzung in die Umwelt und Aufnahme durch Personal.
Bei Materialien, die Aerosole oder feine Partikel bilden können, ist die Entstehung von luftgetragenen Kontaminationen zu vermeiden. Für detaillierte Gefahren-, Transport- und Regulierungsinformationen sollten Anwender das produktspezifische Sicherheitsdatenblatt (SDS) sowie lokale gesetzliche Vorgaben konsultieren.
Berufliche Exposition und Schutzmaßnahmen
Pertechnetat \((\mathrm{TcO}_4)^{-}\) zeigt eine signifikante gastrointestinale Absorption (berichtete Werte 50–80 % für Pertechnetat), und lösliche Technetiumarten können systemisch verteilt werden; unlösliche Oxide und Partikel werden langsamer aus den Lungen eliminiert. Allgemeine arbeitsplatzbezogene Kontrollen umfassen technische Einhausung, lokale Abluftabsaugung, Kontaminationsüberwachung und Zutrittsbeschränkungen. Persönliche Schutzausrüstung sollte Einweghandschuhe oder dekonterminierbare Handschuhe, Augenschutz sowie Laborkleidung umfassen; Atemschutz ist erforderlich, wenn eine Inhalationsgefahr durch Partikel oder Aerosole besteht. Dekontaminationsverfahren und medizinische Einsatzpläne sollten vorhanden sein; vertraute Erste-Hilfe-Maßnahmen bei strahlenbedingten Expositionen werden empfohlen.
Das Notfall-Management bei Kontamination und Einnahme folgt den Standardprinzipien: Dekontamination, unterstützende Versorgung (Atemwege, Atmung, Kreislauf) und spezialisierte radiologische Konsultation zur Dekorporation und Dosisauswertung. Für radioaktive Materialien sind institutionelle Strahlenschutzprotokolle zu beachten und die Zusammenarbeit mit Strahlenschutzpersonal sicherzustellen.
Für Grenzwerte und spezifische Expositionskriterien sind die jeweils geltenden Behörden und institutionellen Strahlenschutzprogramme zu konsultieren.
