טכנציום: האלמנט המלאכותי הראשון שהציל מיליוני חיים

בטבלת היסודות של דמיטרי מנדלייב יש תא תחת מספר 43. לאורך שנים רבות הוא נשאר ריק. תושבו לא היה נתון בידי כימאים של המאה ה-19, והוא התחבא מהציידים הכי נמרצים. אבל התברר שהעניין לא במורכבות של ההפרדה, אלא בטבע החומר בעצמו: הוא לא היה יכול להישאר על פני כדור הארץ מאז יצירתו. היום אנחנו מכירים את האלמנט הזה כטכנציום — האלמנט הראשון שנוצר באופן מלאכותי, ובו-בזמן אלמנט שמציל אלפי חיים כל יום בבתי-חולים בכל רחבי העולם.

טכנציום — האלמנט היחיד קל יותר מהנחושת, שאין לו איזוטופים יציבים. מקומו בטבלה — טריוף של כוח ההשערה של המדע ובו-בזמן פסל לתושיה האנושית.

האלמנט ה-43: נבואת מנדליאב

ב-1869, כשדמיטרי מנדלייב הציג לעולם את טבלתו התקופתית, בה היו 63 אלמנטים ומספר מקומות ריקים. הוא לא רק השאיר פיצוחים — הוא חזה בהכרח תכונות של חומרים שעדיין לא נחשפו. עבור האלמנט במספר 43, שנמצא מתחת למגנזיום בקבוצה השביעית, חזה המדען תכונות, וקרא לו «אקה-מגנזיום» (מהשפה הסנסקריטית «אקה» — אחד).

בעשורים הבאים חכמים חיפשו את האלמנט החסר בעפרות מגנזיום, מינרלים ושאריות כימיות. היו גם טענות גדולות לגילוי: האלמנט קרא לעצמו «אילמניום», «ניפוניום», «לוריום». אבל כל אחת מהן לא תומכה. היום אנחנו יודעים מדוע: טכנציום רדיואקטיבי, והאיזוטופים החיוניים ביותר שלו, עם תקופת חצי-החיים של 4 מיליון שנים, נעלמו מהקורה הפנימית של כדור הארץ מאז יצירתו.

מדוע «טכנציום»? המקור המלאכותי של השם

השם של האלמנט ניתן לו מהמילה היוונית «τεχνητός», שמשמעותה «מלאכותי». השם היה נבואי במשנה, כי טכנציום היה האלמנט הכימי הראשון שנוצר באופן מלאכותי, ולא נוצר מחומר טבעי.

ההיסטוריה של הגילוי: פלטת המוליבדן מברקלי

ב-1937, הפיזיקאי האיטלקי אמיליו סגרה עבד בארצות הברית, במעבדה של ארנסט לורנס — הממציא של הציקלוטרון. סגרה שם לב לרדיואקטיביות מוזרה של אחת מחלקי המכשיר — פלטת המוליבדן, ששימשה כמטרה לדייטרונים.

המדען הניח שבעקבות תגובות גרעיניות במוליבדן (מספר האטום 42) נוצר אלמנט חדש במספר 43. הוא לקח את הפלטה לפלרמו, שם, יחד עם המינרלוג קארלו פרייה, הוא ערך סדרה של תהליכים כימיים מורכבים. הם הצליחו להפריד את האלמנט הרדיואקטיבי החדש בכמויות נקיות, אם כי מיקרוסקופיות.

התכונה הבסיסית: הקל ביותר ללא איזוטופים יציבים

טכנציום — האלמנט הקל ביותר בטבלת היסודות, שאין לו איזוטופים יציבים. הצורות החיוניות שלו: Tc-97 (תקופת חצי-החיים 2.6 מיליון שנים), Tc-98 (4.2 מיליון שנים) והאיזוטופ הנפוץ ביותר — Tc-99 (תקופת חצי-החיים 211,000 שנים).

בינתיים, ישנו טכנציום טבעי על כדור הארץ. בכמויות קטנות, של רק 1 ננוגרם לטון, הוא נוצר במהלך חלוקה ספונטנית של אורניום-235. בכל רגע יש בקורה הפנימית של כדור הארץ כ-18,000 טון טכנציום — אבל המתכת «התמוססה» במספרים עצומים של סלעים.

תכונות לא צפויות: מסוכנות ומגנטיות

תכונות פיזיקליות. טכנציום — מתכת תעופות-כסופה. רשת הגבישים שלו בתנאים נורמליים — הקונית, הוא ניתן לקיפול ולפירוק. מדהים, אבל בטמפרטורות נמוכות טכנציום הופך לסופרקונדקטור.

מגוון כימי. לטכנציום יש מעלה-תכונות של −1 עד +7, והצורה היותר יציבה שלו היא של טכנציום בעל טעם שבע (Tc⁷⁺). בכל זאת, כימאים משווים אותו לרניום. המגוון הזה יוצר בעיות קשות בעיבוד פסולת גרעינית: תגובות אוקסידציה-התחממות לא צפויות של טכנציום מסובכות את תהליכי ההפרדה של אורניום ופלוטוניום.

היישום העיקרי כיום: רפואה גרעינית וטכנציום-99m

כיום, רוב הטכנציום נפלט מפסולת תעשיית האנרגיה הגרעינית — מקרסומים של קורים גרעיניים. אך במרכז העניין הוא לא ה-Tc-99 החיוני, אלא האיזומר הגרעיני הקצר-החיים — Tc-99m (m משמעותו מטסטאבילי, מצב גרעיני מעורר) עם תקופת חצי-החיים של 6 שעות בלבד.

האיזוטופ הזה — אחד מאבני-היסוד של הרפואה הגרעינית. על בסיסו מייצרים תרופות רדיופרמה לאיבחון סרטנים, הערכת זרימת הדם בלב וחקר פעולות של רבים מהאיברים הפנימיים. המכניזם: Tc-99m משחרר קרני-גאמה שניתן להקלט על-ידי מכשירים מיוחדים. האיזוטופ מוכנס ל
© elib.co.il

Permanent link to this publication: