锝

化学元素

锝（Technetium），元素符号Tc，原子序数为43，最稳定同位素98Tc的原子量为97.9072，在元素周期表中属ⅦB族，单质外观为银白色金属。

研究简史

锝是首个以人工方法制得的元素，其主要来源为反应堆中铀裂变产物。用氢在500~600℃还原硫化锝（Tc2S7）或过锝酸铵，可得金属锝。在硫酸溶液中电解过锝酸铵也可析出金属锝。锝的性质与同族元素铼相似。高温下锝与氧生成挥发性的氧化物Tc2O7。同位素Tc-97的半衰期为260万年，可用作制备β射线标准源。少量的（约5×10-5mol）过锝酸铵可使钢材的腐蚀大为减慢。锝和锝钼合金具有良好的超导性质。1960年以前，锝只能小量生产，价格曾高达2800美元/克；70年代末已能进行千克量级生产，价格已下降到60美元/克以下。

门捷列夫在建立元素周期系的时候，曾经预言它的存在，命名它为eka-manganese（类锰）。莫斯莱确定了它的原子序数为43。其实，有关这个元素发现的报告早在门捷列夫建立元素周期系以前就开始了。在1846年，俄罗斯盖尔曼声称，从黑色钛铁矿中发现了这个元素，就以这个矿石的名称命名它为ilmenium，并且测定了它的原子量约104.6，叙述了它的一些性质与锰相似。接着，1877年，俄罗斯圣彼得堡的化学工程师克恩发表发现了一种占据钼和钌之间的新元素报告，其原子量经测定等于100。

1937年，埃米里奥·西格雷（Emilio Segre）和卡罗·皮瑞尔（Carlo Perrier）发现了锝元素。发现该元素的实验在意大利进行，样品由伯克利的加利福尼亚大学寄来，是在伯克利的回旋加速器中用氘核轰击钼元素时得到的（核是氢的同位素之一—重氢的原子核，含1个中子和1个质子）。通过研究新元素的放射性确定为锝。

理化性质

物理性质

根据X光衍射数据计算，锝-99的熔点为2172℃，沸点4877℃，密度11.487g/cm3，密排六方晶格。锝晶体由12配位的金属原子按六方密堆积排列而成，空间群为P6/mmc。锝的熔点低于同周期相邻元素（钼2620℃，钌2450℃）。金属锝有顺磁性，且具有令人注目的高超导跃迁温度。锝原子的电子构型为[Kr]4d55s2，具有0~+7的氧化态，其中+4、+7氧化态较稳定。锝的性质与铼相似。

化学性质

锝在空气中的反应活性，比在周期表中紧挨在锝上面的锰弱，而与在周期表中紧挨在锝下面的铼相当。锝在空气中只能缓慢地失去光泽，生产出来的锝一般是粉末状或海绵状的，这样会大大提高锝的反应活性，在氧气中加热锝，会生成氧化锝（Ⅶ）（七氧化二锝，Tc2O7）。

在氟气中加热锝，会生成氟化锝（Ⅴ）（五氟化锝，TcF5）和氟化锝（Ⅵ）（六氟化锝，TcF6）的混合物。

锝与氯气反应生成四氯化锝TcCl4和其它含氯化合物的混合物。

与在周期表中紧挨在锝下面的铼相似，锝不溶于盐酸（HCI）和氢氟酸（HF）。锝可溶于硝酸（HNO3）或浓硫酸（H2SO4），并都被氧化为高锝酸（HTcO4）溶液。在高锝酸中，锝的化合价是+7价。

锝还可溶于中性或酸性的过氧化氢溶液中。锝的电化学性质介于铼和锰之间，而更接近于铼，MO4-/MO2的氧化还原电位从锰到锝跳跃般地下降，使TcO4-成为锝最稳定的离子之一。

制备方法

原子反应堆核燃料再处理时的副产品中，含有寿命较长的同位素99Tc。此元素现已可以大量地制得，并有市售。使用锝的实验室以及实验条件必须在满足非密封射线源处理条件要求下进行。

金属锝的制备可在具备严格的安全条件下进行，可用氢气在700~900℃下还原高锝酸铵得到银灰色的纯锝粉，也可用氢气在1100℃时还原七硫化二锝制取。NH4TcO4在1mol/dm3H2SO4溶液中电解，在铜阴极上可得到光亮的纯锝镀层。还可在赤热条件下分解(NH4)2TcCl6得到纯锝粉。

用氢还原硫化锝或高锝酸铵可得到金属锝。用氢还原高锝酸铵时，反应分两步进行。第一步在260℃下进行，此时生成二氧化锝TcO2，其挥发性比NH4TcO4差些。第二步在1000℃时用氢将TcO2还原到金属锝。

在氮气中加热至赤热温度，过锝酸盐被分解，也可得到金属锝。

在溶液中用锌汞齐或锌粒还原制备锝时，生成元素锝及其二氧化物的混合物。

在硫酸介质中电解过锝酸铵溶液时，在阴极上仅沉淀部分元素锝，而大部分被还原成TcO2。锝在汞阴极上定量析出，并生成锝汞齐。

应用领域

工业用途

因为同位素Tc-97具有260万年的长半衰期，故用于化学研究。过锝酸盐是钢的良好缓蚀剂。锝在冶金中用作示踪剂，还用于低温化学及抗腐蚀产品中，亦用作核燃料燃耗测定。

医学用途

锝99m，一种锝的半衰期极短的不稳定同位素，是核医学临床诊断中应用最广的医用核素，常用锝（Tc-99m）焦磷酸盐注射液拼音名。用99mTc标记的用于诊断脏器疾病和功能的放射性显像剂。从99Mo-99mTc发生器用生理盐水淋洗得到的是99mTcO4-，用于甲状腺显像。但多数情况下用还原剂还原成+1、+3、+4和+5价离子与含O、N、S、P等供体原子的化合物反应制成放射性药的。99mTc放射性药物不仅用于状态图像诊断，而且还可用于功能（如脑、心肌，肝功能等）诊断，已占诊断用放射性显像剂的约85%，可用于诊断脑、心肌和肿瘤等疾病和几乎所有脏器疾病。

安全措施

锝不是生物圈中的天然元素，并不会带来相关的危险。锝有放射性危险，所有的锝化合物都可能有剧毒。

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