Khám phá Tecneti: Nguyên tố bí ẩn đầu tiên trong BTH

Tecneti, nguyên tố với kí hiệu Tc và số nguyên tử 43, là một trong những nguyên tố bí ẩn nhất trong bảng tuần hoàn hóa học. Được biết đến như nguyên tố đầu tiên không tồn tại ổn định ở dạng tự nhiên và chỉ được tạo ra trong các phản ứng hạt nhân, Tecneti mở ra một chương mới trong lịch sử hóa học và vật lý. Bài viết này yeuhoahoc.edu.vn sẽ đưa bạn qua hành trình khám phá Tecneti, từ định nghĩa, lịch sử hình thành, đến vị trí của nó trong bảng tuần hoàn và những ứng dụng thú vị trong đời sống.

Khám phá nguyên tố Tecneti

Định nghĩa

Tecneti, với tên tiếng Anh là “Technetium”, là nguyên tố hóa học mang kí hiệu Tc và đứng ở vị trí số 43 trong bảng tuần hoàn. Điều đặc biệt là Tecneti không có đồng vị ổn định nào, tất cả các đồng vị của nó đều phóng xạ, làm cho nguyên tố này trở nên độc đáo trong số tất cả các nguyên tố hóa học.

Lịch sử hình thành nguyên tố Tecneti

• 1937: Carlo Perrier và Emilio Segrè phát hiện ra Tecneti tại Đại học California, Berkeley, Hoa Kỳ.
• 1947: Perrier và Segrè được trao giải Nobel Hóa học cho việc phát hiện ra Tecneti.
• 1952: Tecneti được sử dụng lần đầu tiên trong y học để chẩn đoán ung thư.

Một số mốc thời gian quan trọng trong lịch sử phát hiện

• 1869: Dmitri Mendeleev dự đoán sự tồn tại của một nguyên tố có số nguyên tử 43.
• 1925: Ida Tacke phát hiện ra một đồng vị phóng xạ của Tecneti trong quặng molypden. Tuy nhiên, khám phá của bà không được công nhận cho đến năm 1937.
• 1937: Carlo Perrier và Emilio Segrè phát hiện ra Tecneti bằng cách bắn phá molypden bằng deuteron.

Nguyên tố Tecneti trong bảng tuần hoàn hóa học

Tecneti nằm ở chu kỳ 5, nhóm 7 (VIIB) của bảng tuần hoàn hóa học. Nó là một kim loại chuyển tiếp có tính phóng xạ. Tecneti không có đồng vị ổn định nào và tất cả các đồng vị của nó đều phân rã thành các nguyên tố khác. Đồng vị Tecneti lâu đời nhất là 97Tc có chu kỳ bán rã 4,21 triệu năm.

Nhóm	Chu kỳ	Nguyên tử khối (u)	Khối lượng riêng g/cm3	Nhiệt độ nóng chảy (K9)	Nhiệt độ bay hơi K	Nhiệt dung riêng J/gK	Độ âm điện	Tỷ lệ trong vỏ Trái Đất mg/kg
7	5	[98]1	11,5	2430	4538	–	1,9	<0,001

Tính chất của nguyên tố Tecneti

Tính chất vật lý

• Trạng thái: Rắn
• Màu sắc: Xám bạc
• Cấu trúc tinh thể: Lục giác
• Khối lượng riêng: 11,5 g/cm³
• Điểm nóng chảy: 2150 °C
• Điểm sôi: 4880 °C
• Độ dẫn điện: Tốt
• Độ dẫn nhiệt: Tốt
• Tính dẻo: Dẻo
• Tính dai: Dai

Tính chất hóa học

• Trạng thái oxy hóa: +4, +7
• Tính khử: Yếu
• Tính oxi hóa: Mạnh
• Tác dụng với axit: Tecneti tan trong axit nitric và axit hydrochloric.
• Tác dụng với bazơ: Tecneti không tan trong bazơ.
• Tác dụng với kim loại: Tecneti tạo hợp kim với nhiều kim loại khác.
• Tác dụng với phi kim loại: Tecneti tạo hợp chất với nhiều phi kim loại khác.

Một số tính chất hóa học đặc biệt:

• Tecneti có thể tồn tại ở nhiều trạng thái oxy hóa khác nhau.
• Tecneti tạo thành nhiều hợp chất với các nguyên tố khác nhau.
• Tecneti là một chất khử yếu và một chất oxi hóa mạnh.

Lưu ý:

• Tecneti là một nguyên tố phóng xạ. Do đó, cần phải cẩn thận khi sử dụng và xử lý tecneti.
• Tecneti là một nguyên tố hiếm. Do đó, giá thành của tecneti tương đối cao.

Ứng dụng của nguyên tố Tecneti

Tecneti là một nguyên tố có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau, bao gồm:

Y học

Chẩn đoán y tế: Tecneti-99m là đồng vị được sử dụng rộng rãi nhất trong chẩn đoán y tế. Nó được sử dụng trong các xét nghiệm chẩn đoán như chụp gamma để hình ảnh các bộ phận khác nhau của cơ thể, bao gồm:

• • Xương
  • KHÔNG
  • Tim
  • Phổi
  • Thận
  • Tuyến giáp

Điều trị y tế: Tecneti-99m cũng được sử dụng trong một số phương pháp điều trị y tế, bao gồm:

• • Điều trị ung thư
  • Điều trị các bệnh tim mạch

Công nghiệp

• Kiểm tra không phá hủy: Tecneti-99m được sử dụng để kiểm tra các mối hàn, đúc và các vật liệu khác để phát hiện các khuyết tật.
• Đo lường: Tecneti-99m được sử dụng để đo lường độ dày, mật độ và lưu lượng của các chất lỏng và khí.

Nghiên cứu khoa học

Hóa học: Tecneti được sử dụng để nghiên cứu các quá trình hóa học, bao gồm:

• Phản ứng xúc tác
• Cơ chế phản ứng

Sinh học: Tecneti được sử dụng để nghiên cứu các quá trình sinh học, bao gồm:

• Chuyển hóa
• Sinh lý học

Ngoài ra, Tecneti còn được sử dụng trong một số ứng dụng khác, bao gồm:

• Khảo cổ học: Tecneti-99m được sử dụng để xác định niên đại của các vật liệu khảo cổ.
• Nông nghiệp: Tecneti-99m được sử dụng để theo dõi sự di chuyển của phân bón và thuốc trừ sâu trong đất.

Điều chế và sản xuất nguyên tố Tecneti

Tecneti là một nguyên tố nhân tạo không có đồng vị bền. Do đó, Tecneti được điều chế bằng cách bắn phá các nguyên tố khác bằng neutron hoặc các hạt khác.

Điều chế trong phòng thí nghiệm

• Bắn phá molypden bằng neutron: Đây là phương pháp phổ biến nhất để điều chế Tecneti trong phòng thí nghiệm. Phương trình phản ứng:

98Mo(n,γ)99Mo → 99Tc(β-)99mTc

• Bắn phá rutheni bằng neutron: Phương trình phản ứng:

102Ru(n,γ)103Ru → 103Tc(β-)103mTc

Điều chế trong công nghiệp

• Bắn phá molypden bằng neutron trong lò phản ứng hạt nhân: Đây là phương pháp chính để sản xuất Tecneti-99m, đồng vị được sử dụng rộng rãi nhất trong y học.

98Mo(n,γ)99Mo → 99Tc(β-)99mTc

• Chiết xuất Tecneti-99m từ molybdate amoni: Sau khi bắn phá molypden bằng neutron, Tecneti-99m được chiết xuất từ molybdate amoni bằng phương pháp sắc ký.

Sản xuất

Tecneti-99m được sản xuất trong các lò phản ứng hạt nhân trên khắp thế giới. Sau khi được sản xuất, Tecneti-99m được vận chuyển đến các bệnh viện và cơ sở y tế để sử dụng trong chẩn đoán và điều trị y tế.

Phản ứng của nguyên tố Tecneti

Phản ứng với axit

Tecneti tan trong axit nitric và axit hydrochloric. Ví dụ:

Tc + 4HNO3 → TcO2(NO3)2 + 2H2O + 2NO2

Phản ứng với bazơ

Tecneti không tan trong bazơ.

Phản ứng với kim loại

Tecneti tạo hợp kim với nhiều kim loại khác. Ví dụ:

Tc + 2Al → TcAl2

Phản ứng với phi kim 

Tecneti tạo hợp chất với nhiều phi kim loại khác. Ví dụ:

Tc + 2Cl2 → TcCl4

Phản ứng oxy hóa khử

Tecneti có thể thể hiện nhiều trạng thái oxy hóa khác nhau trong các phản ứng oxy hóa khử. Ví dụ:

TcO2 + 2H+ + 2e- → Tc + H2O

Ví dụ cụ thể

Ví dụ 1: Phản ứng của Tecneti với axit nitric

Tecneti tan trong axit nitric để tạo thành tecneti(IV) oxit nitrat và khí nitơ dioxide. Phương trình phản ứng:

Tc + 4HNO3 → TcO2(NO3)2 + 2H2O + 2NO2

Ví dụ 2: Phản ứng của Tecneti với nhôm

Tecneti tác dụng với nhôm để tạo thành hợp kim nhôm tecneti. Phương trình phản ứng:

Tc + 2Al → TcAl2

Ví dụ 3: Phản ứng của Tecneti với clo

Tecneti tác dụng với clo để tạo thành tecneti(IV) chloride. Phương trình phản ứng:

Tc + 2Cl2 → TcCl4

Ví dụ 4: Phản ứng oxy hóa khử của Tecneti

Tecneti(IV) oxit khử thành Tecneti kim loại trong môi trường axit. Phương trình phản ứng:

TcO2 + 2H+ + 2e- → Tc + H2O

Vấn đề an toàn khi sử dụng nguyên tố Tecneti

Tecneti là một nguyên tố phóng xạ, do đó cần phải cẩn thận khi sử dụng và xử lý. 

Nguy cơ bức xạ:

Tecneti phát ra tia beta và tia gamma, có thể gây hại cho sức khỏe nếu tiếp xúc với liều lượng cao.

Cần phải sử dụng các biện pháp bảo hộ thích hợp khi làm việc với Tecneti, chẳng hạn như:

• • Găng tay chì
  • Áo khoác chì
  • Kính bảo hộ
  • Kính chắn bức xạ

Nguy cơ ô nhiễm:

• Tecneti có thể bị ô nhiễm môi trường nếu không được xử lý đúng cách.
• Cần phải xử lý chất thải Tecneti theo quy định của cơ quan quản lý an toàn hạt nhân.

Nguy cơ hỏa hoạn:

• Tecneti có thể bốc cháy trong một số điều kiện nhất định.
• Cần phải tuân thủ các biện pháp phòng cháy chữa cháy khi làm việc với Tecneti.

Nguy cơ sức khỏe:

• Tecneti có thể gây ra các vấn đề sức khỏe như ung thư và các bệnh về máu nếu tiếp xúc với liều lượng cao.
• Cần phải theo dõi sức khỏe định kỳ khi làm việc với Tecneti.

Trên đây là toàn bộ những kiến thức cơ bản về nguyên tố Tecneti mà chúng tôi đã tổng hợp. Hãy cùng đọc và khám phá thêm về chủ đề này!

Chúng tôi hy vọng rằng bài viết đã cung cấp cho bạn cái nhìn tổng quan và sâu sắc về nguyên tố Tecneti. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi hoặc muốn tìm hiểu thêm, đừng ngần ngại để lại comment dưới đây nhé!