锝

锝（Technetium），元素符号Tc，原子序数为43，原子量为97.9072，在元素周期表中属ⅦB族，单质为银白色金属。

1937年，由美国加州大学伯克利分校物理学家欧内斯特·劳伦斯，使用回旋加速器加速含有一个质子的氘原子核去“轰击”42号元素钼，制得了43号新元素锝。然后送给两位意大利化学家佩里埃（C.Perrier）和埃米利奥·吉诺·塞格雷（E.G.Segré）鉴定，最后由两位化学家向世界宣布锝元素的发现。它是第一个用人工方法制得的元素，所以按希腊文Technetos（人造）命名为Technetium。

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。常见同位素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。但它却被另一些化学家证明是铱、铑和铁的混合物。亚洲的化学家们也不甘落后，在1908年，日本化学家小川声称从方钍石中发现这一元素并命名为nipponium；到1924年，又有化学家报告，利用X射线光谱分析从锰矿中发现了这一元素，命名为moseleyum。迟至1925年，德国科学家也宣布，在铌铁矿中发现了这一元素。但这些发现都没有被证实和承认。

于是43号元素被认为是“失踪了”的元素。后来，物理学家们的“同位素统计规则”解释了它“失踪”的缘由。这个规则是1924年前苏联学者苏卡列夫提出来的，在1934年被德国物理学家马陶赫确定。根据这个规则，不能有核电荷仅仅相差一个单位的稳定同量素存在。同量素是指质量数相同而原子序数不同的原子，如Ar-40、K-40、Ca-40都有相同的质量40。由于它们的原子序数不同，所以它们处在元素周期表不同的位置上，因而又称异位素。锝前后的两个元素钼（42）、钌（44）分别有一连串质量数94~102之间稳定同位素存在，所以再也不能有锝的稳定同位素存在，因为锝的质量数应当是在这些质量数之间。

在1936-1937年首先实现了人工方法制取它。1936年底意大利年轻的物理学家谢格尔到美国伯克利（Berkeley）进修。他利用那里一台先进的回旋加速器，用氘核照射钼，并把照射过的钼带回意大利帕勒莫（Palerma）大学。他在化学教授彼利埃协助下，经历近半年时间，分离出10-10克的Tc-99，并确定新元素的性质与铼非常相似，而与锰的相似程度较差。随后，二人从铀的裂变产物中得到锝的许多同位素，自然界仅发现极少量的锝-99；已发现质量数90～110的全部锝同位素。在1962年，B.T.Kenna及P.K.Kurod在非洲的一个八水化三铀矿中，从铀-238的裂变物之中，找到了微量的锝-99。

锝长久以来折磨着化学家们，因为不能找到它。我们现在知道它所有的同位素都是放射性的，而且任何来自地球地壳的这种元素的矿物早已衰变。（其寿命最长的同位素的半衰期是4百万年。）即便如此，有些锝原子会在铀发生核裂变产生，一吨铀只有约1毫克锝。在20世纪20年代声明发现了这个元素，或者说至少是观察到了它的光谱了，不能被完全低估。

锝是由Emilio Segrè于1937年在意大利被发现的。他研究来自加利福尼亚的钼，这需要暴露在高能量的辐射中，他发现锝出现了并分离了它，今天，这种元素从废核燃料棒中成吨提取。

理化性质

物理性质

元素名称：锝

元素符号：Tc

元素原子量：97.9072（Tc-98）；96.906365358（Tc-97）

元素类别：放射性金属元素

原子序数：43

质子数：43

周期：第五周期

族：VII B族

核电荷数：43

外层电子层排布：4d55s2

电子层：K-L-M-N-O

电离能：

第一电离能：702kJ/mol；

第二电离能：1472kJ/mol；

第三电离能：2850kJ/mol；

第四电离能：4100kJ/mol；

第五电离能：5700kJ/mol；

第六电离能：7300kJ/mol；

第七电离能：9100kJ/mol。

氧化态： 4、 5、 6、 7

晶体结构：密排六方晶胞

晶胞参数：a=273.5pm；b=273.5pm；c=438.8pm

α=90°；β=90°；γ=120°。

外观：银白色金属

熔点：2157℃

沸点：4265℃

密度：11.49g/cm3

地壳丰度：5×10-16%

摩尔体积：8.52cm3/mol

受拉屈服强度：1.29GPa

极限抗拉强度：1.51GPa

导热率：51W/(m K)

电阻率：2×10-7Ωm

电导率：5×106S/m

磁性特征：顺磁性

电负性：1.9（鲍林标度）

原子半径：135pm

电子亲和力：53kJ/mol

共价半径：147pm

放射性比度：32MBq/g

衰变方式：β衰变

体积磁化率：3.933×10-4

质量磁化率：3.42×10-8m/kg

摩尔磁化率：3.352×10-9m/mol

摩尔热容：23kJ/mol

汽化热：550kJ/mol

比热容：63J/(kg·K)

化学性质

锝与空气的反应

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）。

锝在氟气中燃烧生成TcF5和TcF6的混合物，和氯气反应生成TcCl4和其他含氯化合物的混合物。锝和硫反应生成TcS₂。锝不和氮气反应。锝不溶于氢卤酸或氨性H₂O₂中，但溶于中性或酸性的H₂O₂溶液中。

制备方法

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700一900℃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）zTcCI。得到纯锝粉。

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的制得，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。

由于99Tc的半衰期约为108年，所以1g的99Tc，约为16mci，1mci约为60mg的99Tc。处理时必须十分小心。

制法 市售品系从核裂变产物中分离出来的产品，大部分为99Tc。通常可购入高锝酸铵NH₄TcO₄这一类型的产品1mci单位。除此以外，也有通过与钼核的(n，γ)反应，生成寿命更长的同位素，但钼的吸收截面积小，而且从大量的钼中分离很复杂，故难以得到。

99Tc本身的放射线是所谓软性(soft)的β射线，比起处理镭、钋来，其实验还是较易进行的。但必须时刻记住：本品是放射性元素，不得任意将其舍弃，而应加以回收。由于本品价格昂贵，故进行回收是极有意义的工作。

回收时，用过氧化氢或过二硫酸铵(NH₄)₂S₂O8进行氧化，使其成为高锝酸根离子TcO-₄的形式，然后以高氯酸根离子作为载体，使之析出四苯基砷盐沉淀。也可用铼作载体。此外，七价锝用七价铼作载体时，经硫化氢处理，锝变成Tc₂S7的沉淀而加以分离。

金属锝的制备须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/L H₂SO₄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。

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99Tcm标记的用于诊断脏器疾病和功能的放射性显像剂。从99Mo-99Tcm-发生器用生理盐水淋洗得到的是99TcmO4-，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。99Tcm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。