Mówiąc o nauce od profesora Haningtona: Technet może pomóc

Teraz, gdy społeczeństwo staje się świadome emisji dwutlenku węgla do powietrza podczas produkcji stali, wszystko, co można zrobić, aby złagodzić to rdzewienie, zostanie przyjęte z otwartymi ramionami. Pomyślałem o dziwnym elemencie, który będziemy omawiać w CHEM121 w Great Basin College, zwanym technetem.

Każda stal pokryta cienką farbą technetową nigdy nie zardzewieje – pozostanie tak samo jasna jak w dniu, w którym została walcowana – to wspaniała wiadomość dla naszego świata, ponieważ badania przeprowadzone w ciągu ostatnich 30 lat wykazały, że roczny bezpośredni koszt korozji żelaza dla gospodarki przemysłowej stanowi około 3,1% produktu narodowego brutto kraju. W Stanach Zjednoczonych oznacza to ponad 276 miliardów dolarów rocznie, a gdyby ktoś znalazł sposób na zmniejszenie tej kwoty o połowę, byłby wystarczająco bogaty, by kupić Facebooka, nawet za resztę!

Technet jest niezwykłym inhibitorem korozji stali, a dodatek bardzo małych ilości (55 ppm) może zapewnić doskonałą ochronę. Przyczyna tego efektu nie jest obecnie zrozumiała, ale to zastosowanie jest ograniczone do systemów zamkniętych, ponieważ technet jest radioaktywny i nie występuje naturalnie na Ziemi. Wszelkie istniejące dostawy muszą być wytwarzane przez człowieka w reaktorach jądrowych.

Mając na uwadze te dwa fakty, stwierdzam, że musimy jeszcze dokładnie zbadać mechanizm tej ochrony przed korozją, ponieważ jest to właściwość chemiczna, a nie jądrowa i być może jakiś inny podobny pierwiastek, który nie jest promieniotwórczy, mógłby zaoferować to samo (jeśli nie lepsze) cechy. . Pomimo rzadkości i radioaktywności przyjrzyjmy się historii i zastosowaniom technetu – jest dość interesujący.

Znajdujący się w samym środku układu okresowego pierwiastków jako pierwiastek 43, technet został odkryty dopiero w 1937 roku, chociaż wiele osób próbowało. Rosyjski chemik Dmitrij Mendelejew przewidział istnienie pierwiastka, kiedy opublikował pierwszy układ okresowy 63 znanych wówczas pierwiastków w 1869 roku, ale był bardzo nieuchwytny, ponieważ po prostu nie było go na Ziemi do znalezienia!

Od 1825 roku wielu chemików uważało, że odkryli pierwiastek, a jego położenie w tabeli sugerowało, że powinno być łatwiejsze do znalezienia niż inne nieodkryte pierwiastki. Jedna z najgorętszych kontrowersji wokół odkrycia miała miejsce w 1925 roku, kiedy niemiecki zespół kierowany przez Idę Noddack-Tacke twierdził, że odkrył pierwiastek 43 (który nazwali mazurem na cześć Mazur w Prusach Wschodnich (obecnie część Polski) za pomocą emisji promieniowania rentgenowskiego ). technik skupionych na prawie Mosleya, w próbkach rud bogatych w uran.Jednak jego wyniki nie mogły zostać odtworzone, a jego twierdzenie nie zostało zaakceptowane.

Oficjalne odkrycie pierwiastka-43 zostaje przyznane Emilio Segrè i współpracownikom w Palermo na Sycylii. Segrè, który odwiedził Ernesta Lawerence’a w zakładzie cyklotronowym w Berkeley w Kalifornii, otrzymał kilka płytek molibdenowych, które były napromieniowywane przez kilka miesięcy wiązką deuteru, gdy znajdowały się wewnątrz maszyny. Kilka analiz chemicznych przeprowadzonych przez włoski zespół ujawniło nowy pierwiastek, który można wyekstrahować poprzez gotowanie z wodorotlenkiem sodu. Był to pierwszy element stworzony przez człowieka.

Technet to srebrzystoszary metal, który wygląda jak platyna i ma prostą sześcienną strukturę krystaliczną – jedną z nielicznych innych niż polon (pozostałe to FCC lub BCC). Jest to pierwiastek o najniższym numerze w układzie okresowym, którego wszystkie izotopy są radioaktywne, a najbardziej stabilnymi izotopami są technet-97 z okresem półtrwania 4,21 miliona lat, technet-98 z 4,2 miliona lat i technet-99 z 211 100 lat . lat. Inne izotopy powstające w akceleratorach mają okres półtrwania krótszy niż jeden dzień.

Metastabilny izotop technetu-99m jest używany każdego roku w 20 milionach diagnostycznych jądrowych procedur medycznych w Stanach Zjednoczonych do obrazowania i badań czynnościowych mózgu, mięśnia sercowego, tarczycy, płuc, wątroby, pęcherzyka żółciowego, nerek, szkieletu, krwi i guzów . Obrazowanie perfuzji mięśnia sercowego (MPI) jest formą czynnościowego obrazowania serca stosowanego w diagnostyce choroby niedokrwiennej serca.

Podstawową zasadą jest to, że w warunkach stresu chory mięsień sercowy otrzymuje mniejszy przepływ krwi niż normalnie i można znaleźć zablokowane naczynia. Izotop Tc-99m nadaje się do papieru, ponieważ emituje łatwo wykrywalne promienie gamma o energii fotonów 140 keV, przechodząc w Tc-99, łatwo wykrywalne przez konwencjonalny rentgenowski sprzęt diagnostyczny.6-godzinny czas pozwala na zebranie procedur skanowania danych i utrzymywać niską całkowitą ekspozycję pacjenta na promieniowanie. W organizmie Tc-99 jest szybko przekształcany w stabilny jon TcO-4, który jest dobrze rozpuszczalny w wodzie i szybko wydalany.

Przypuszcza się, że mechanizm, dzięki któremu technet zapobiega korozji stali, polega na odwracalnym tworzeniu się cienkiej pasywowanej warstwy powierzchniowej. Jedna z teorii głosi, że pierwiastek reaguje z powierzchnią stali, tworząc warstwę dwutlenku technetu, która zapobiega dalszej korozji.

Opłacalne badania czekają!