Antes de que fuera descubierto, muchas de las propiedades del elemento 43 fueron predichas porDmitri Mendeleev. Mendeleev reservó un espacio en sutabla periódica para un hipotético elemento que llamó eka - manganeso. En 1937, el isótopo97Tc se convirtió en el primer elemento producido de forma predominantemente artificial, de ahí su nombre (del griego τεχνητός, que significa «artificial»). La mayoría del tecnecio producido en laTierra se obtiene como subproducto de lafisión del235U en losreactores nucleares y se extrae de las varillas de combustible nuclear. Ningún isótopo del tecnecio posee unperiodo de semidesintegración mayor de 4.2 millones de años (el caso concreto del98Tc), así que su detección engigantes rojas en 1952 ayudó a reforzar la teoría de que en lasestrellas pueden generarse elementos pesados. En la Tierra, el tecnecio se encuentra en trazas detectables como producto de la fisión espontánea en minerales de uranio por acción de la captura deneutrones en menas demolibdeno.
El tecnecio es un metalradiactivo de color gris plateado con una apariencia similar al metalplatino. Sin embargo, cuando se obtiene generalmente tiene la forma de polvo grisáceo. Laestructura cristalina del Tc metal puro a granel eshexagonal y compacta, y las estructuras cristalinas del metal puro nanodisperso soncúbicas.[7]Su posición en la tabla periódica está entre el molibdeno y el rutenio, y como predicen las leyes periódicas, sus propiedades son intermedias a estos dos metales. El tecnecio, al igual que elprometio, es excepcional entre los elementos ligeros, ya que no posee ningún isótopo estable (y, sin embargo, está rodeado por elementos que sí los tienen).
Dada su inestabilidad, el tecnecio es extremadamente escaso en la Tierra. No desempeña ningún papel biológico y, en condiciones normales, no se encuentra en el cuerpo humano. La forma metálica del tecnecio se desluce rápidamente en presencia deaire húmedo.
Susóxidos son el TcO2 y el Tc2O7. Bajo condiciones oxidantes, el tecnecio (VII) existe en forma de anión pertecnetato, TcO4-.[8] Losestados de oxidación más habituales del tecnecio son 0, +2, +4, +5, +6 y +7.[9] Cuando el tecnecio está pulverizado, arde en presencia deoxígeno.[10] Se disuelve enagua regia,ácido nítrico y enácido sulfúrico concentrado, pero no enácido clorhídrico. Posee líneas espectrales características a las siguientes longitudes de onda: 363 nm, 403 nm, 410 nm, 426 nm, 430 nm y 485 nm.[11] Los parámetros de celda unitaria del metal Tc ortorrómbico se informaron cuando el Tc está contaminado con carbono (a = 0.2805(4), b = 0.4958(8), c = 0.4474(5) nm para Tc-C con 1.38 % en peso de C y a = 0.2815(4), b = 0.4963(8), c = 0.4482(5) nm para Tc-C con 1.96 % en peso de C).[12]
La forma metálica es ligeramenteparamagnética, es decir, susdipolos magnéticos se alinean con loscampos magnéticos externos, a pesar de que el tecnecio normalmente no es magnético.[13] Laestructura cristalina del metal presenta un empaquetamiento hexagonal compacto (empaque hexagonal más cercano de esferas, tipo magnesio). Un cristal aislado de puro tecnecio metálico se convierte en unsuperconductor de tipo II a una temperatura de 7.46 K; la irregularidad de los cristales y las trazas de impurezas elevan este valor a 11.2 K para el caso de un tecnecio pulverizado de una pureza del 99.9 %.[14] Por debajo de esta temperatura, el tecnecio posee una muy alta profundidad de penetración magnética, la mayor de todos los elementos después delniobio.[15]
El tecnecio es generado en los procesos de fisión nuclear, y se propaga más fácilmente que otros muchos radionúclidos. Es importante la comprensión de sutoxicidad en animales y humanos, pero las pruebas experimentales son escasas. Parece tener baja toxicidad química. Su toxicidad radiológica (por unidad de masa) varía en función del compuesto, el tipo de radiación del isótopo en cuestión y superiodo de semidesintegración. El99mTc es particularmente atractivo por sus aplicaciones médicas. La máxima radiación que presenta este isótopo es de rayos gamma con la misma longitud de onda que losrayos X empleados para el diagnóstico común, ofreciendo la penetración adecuada y causando daños mínimos. Todo esto, unido al corto período de semidesintegración de su isómero nuclearmetaestable y al relativamente largo período de semidesintegración del isótopo producido99Tc que permite que sea eliminado del organismo antes de que se desintegre, hace que un escáner nuclear de99mTc típico suponga una dosis relativamente baja de radiación administrada. (Ver más sobre este tema más abajo)[14]
Todos los isótopos del tecnecio deben manejarse con cuidado. El más común de ellos, el99Tc, es un débil emisor de partículas beta; este tipo de radiación puede detenerla las paredes del instrumental de cristal del laboratorio. Cuando son detenidas, se emiten rayos X de baja intensidad, pero una separación de unos 30 cm basta para que afecte a nuestro organismo. El riesgo principal cuando se trabaja con tecnecio es lainhalación del polvo; la contaminación radiactiva que esto produce en los pulmones supone un riesgo muy significativo decáncer. Para la mayoría de trabajos con tecnecio, la manipulación cuidadosa bajo una campana extractora suele ser suficiente; no se requiere el uso de una cámara seca con guantes.[14]
El99mTc (la «m» indica que es un isómero nuclear metaestable) es el radioisótopo más utilizado en la práctica diagnóstica, estimándose que el 80 % de los procedimientos demedicina nuclear lo utilizan.[16] Se usa principalmente en procedimientos de diagnóstico de funcionamiento de órganos delcuerpo humano, por ejemplo, comomarcador radiactivo que el equipamiento médico puede detectar en el cuerpo humano.[17] Este isótopo se adapta muy bien a su uso, ya que emite rayos gamma fácilmente detectables con una energía de 140 keV, y su período de semidesintegración es de 6.0058 horas (es decir, en 24 horas se desintegran quince dieciseisavos del total para originar99Tc).[18] El libroTechnetium, de Klaus Schwochau, enumera 31 radiofármacos basados en el99mTc usados en estudios funcionales delcerebro, elmiocardio, la glándulatiroidea, lospulmones, elhígado, lavesícula biliar, losriñones, elesqueleto, lasangre y lostumores.
Lainmunoescintografía incorpora99mTc a unanticuerpo monoclonal, unaproteína delsistema inmunitario capaz de unirse acélulascancerosas. Pocas horas después de lainyección, se detectan los rayos gamma emitidos por el99mTc con el correspondiente equipo médico; altas concentraciones indican dónde se localiza eltumor. Esta técnica es particularmente útil para detectar tumores difíciles de localizar, como los que afectan alintestino. Estosanticuerpos modificados son comercializados por la empresa alemanaHoechst bajo el nombre deScintium.[19]
Cuando el99mTc se combina con un compuesto deestaño, se une a loseritrocitos y puede usarse para localizar desórdenes delsistema circulatorio. Se usa normalmente para detectarhemorragias gastrointestintales. El ionpirofosfato combinado con el99mTc se adhiere a los depósitos decalcio del músculo cardíaco dañado, algo útil para evaluar el daño producido tras un ataque cardíaco.[20] Elcoloide deazufre con99mTc es filtrado por elbazo, haciendo posible la visualización de la estructura de este órgano.[21]
La exposición a la radiación debido al tratamiento diagnóstico con99mTc puede mantenerse dentro de niveles bajos. Debido al corto período de semidesintegración, su rápida desintegración para originar el99Tc -mucho menos radiactivo- hace que la dosis total de radiación recibida por el paciente (por unidad de actividad inicial tras la administración) sea relativamente baja. En la forma en la que se administra, generalmente como pertecnetato, ambos isótopos son eliminados rápidamente del organismo en unos pocos días.[20]
El tecnecio empleado en medicina nuclear se suele extraer de los generadores de99mTc. El95mTc, con un período de semidesintegración de 61 días, se usa comomarcador radiactivo para estudiar la difusión del tecnecio en el ambiente y en sistemasanimales yvegetales.[14]
El99Tc se desintegra emitiendopartículas beta de baja energía y sin presencia de rayos gamma. Además, su largo período de semidesintegración conlleva que su emisión decrece muy lentamente con el tiempo. También puede extraerse tecnecio de gran pureza química e isotópica a partir de residuos nucleares. Por todas estas razones, el99Tc es unpatrón de emisión beta, usado para lacalibración de equipos científicos.[14]
Se ha estudiado la posibilidad de emplear el99Tc enbaterías nucleares optoeléctricas.
Como elrenio y elpaladio, el tecnecio puede usarse comocatalizador. Para algunas reacciones, por ejemplo ladeshidrogenación delalcohol isopropílico, supone un catalizador mucho más efectivo que el renio o el paladio. Por supuesto, su radiactividad es el mayor problema a la hora de encontrar aplicaciones seguras.[14]
Bajo ciertas circunstancias, una pequeña concentración (5 × 10-5 mol L-1) del anión pertecnetato en agua puede proteger hierros y aceros alcarbono de la corrosión. Por esta razón, el pertecnetato puede emplearse como inhibidor de la corrosión anódica para el acero, pero la radiactividad del tecnecio presenta ciertos problemas a la hora de usarlo para aplicaciones estrictamente químicas como ésta. Aunque (por ejemplo) el aniónCrO42- puede también inhibir la corrosión, se requieren concentraciones hasta diez veces mayores. En un experimento, una muestra se mantuvo en una disolución acuosa de pertecnetato durante 20 años y no sufrió corrosión alguna. El mecanismo mediante el cual el anión pertecnetato previene la corrosión no se conoce muy bien, pero parece implicar la formación de una delgada capa superficial. Una teoría mantiene que el pertecnetato reacciona con la superficie del acero formando una capa de dióxido de tecnecio que previene una posterior corrosión; el mismo efecto explica como elhierro en polvo puede utilizarse para eliminar el pertecnetato del agua (elcarbón activado también puede usarse para ese fin). El efecto desaparece rápidamente si la concentración de pertecnetato cae por debajo de un mínimo o si se añade una alta concentración de otros iones.
Evidentemente, la naturaleza radiactiva del tecnecio (3 MBq por litro para la concentración requerida) hace este tipo de protección impracticable en casi todas las situaciones. Sin embargo, la protección ante la corrosión usando aniones pertecnetato se ha sugerido (aunque nunca aplicado) para su uso enreactores de agua en ebullición.[14]
En los últimos años de la década de 1970, se efectuó con éxito la electrodeposición del tecnecio sobre varios sustratos, llevada a cabo por Lichtenberger en la Universidad de Virginia como parte de un estudio de investigación sobre el uso de emisiones beta débiles para evitar la degradación biológica de instrumentación marina. Estos estudios fueron frustrados por la baja estabilidad en el agua marina.
Dmitri Mendeleev predijo las propiedades del tecnecio antes de que fuera descubierto.
Durante muchos años existió un espacio vacante en la tabla periódica entre elmolibdeno (elemento 42) y elrutenio (elemento 44). Muchos investigadores de la época estaban ansiosos por ser los primeros en descubrir y poner nombre al elemento 43; su localización en la tabla sugería que debía ser más fácil de descubrir que otros elementos aún no hallados. En 1828, se creyó haber encontrado en menas deplatino. Se le dio el nombre de polinio, pero finalmente resultó seriridio impuro. Más tarde, en 1846 de nuevo se afirmó haber descubierto el elemento que nombraron ilmenio, pero se determinó que eraniobio impuro. Ese error fue cometido de nuevo en 1847 cuando se aseguró haber descubierto el llamado pelopio.[22] Dimitri Mendeleev predijo que ese elemento 43 debía ser químicamente similar al manganeso, y lo llamó eka-manganeso.[23][24]
En 1877, el químico rusoSerge Kern informó del descubrimiento del elemento en un mineral de platino. Kern lo bautizó con el nombre de davyo, en honor al destacado químico inglés SirHumphry Davy, pero se determinó que en realidad se trataba de una mezcla de iridio, rodio y hierro. Otro candidato, el lucio, fue el siguiente en 1896, pero resultó seritrio. Más tarde, en 1908 el químico japonésMasataka Ogawa encontró una evidencia en una muestra de un mineral llamadotorianita que parecía indicar la presencia del elemento 43. Ogawa le puso el nombre de niponio, en honor deJapón (Nippon en japonés). En el año 2004, H. K. Yoshihara revisó una copia delespectro de rayos X de la muestra de torianita en la que Ogawa encontró el niponio grabada en una placa fotográfica preservada por la familia del químico japonés. El espectro fue reinterpretado e indicaba la presencia del elemento 75 (renio), en lugar del elemento 43.[25]
Los químicos alemanesOtto Berg,Walter Noddack eIda Tacke (estos dos últimos más tarde se casarían) informaron del descubrimiento de los elementos 75 y 43 en 1925, nombrando a este último con el nombre de masurio (en honor aMasuria, en el este dePrusia, actualmente territoriopolaco, la región de donde procedía la familia de Noddack).[26] El grupo de químicos bombardeó muestras decolumbita con un haz de electrones y dedujeron la presencia del elemento 43 al examinar espectros dedifracción de rayos X. La longitud de onda de los rayos X está relacionada con el número atómico a través de una expresión deducida porHenry Moseley en 1913. El equipo afirmó haber detectado una leve señal de rayos X a la longitud de onda correspondiente al elemento 43. Otros investigadores contemporáneos no han sido capaces de reproducir este experimento y, de hecho, fue considerado como un error durante muchos años.[27][28]
En 1998,John T. Armstrong delInstituto Nacional de Estándares y Tecnología, efectuó simulaciones informáticas de los experimentos de 1925 y obtuvo resultados muy similares a los conseguidos por el equipo de Noddack, y aseguró que estaban respaldados por el trabajo publicado porDavid Curtis delLaboratorio Nacional Los Álamos sobre la medida de la abundancia natural del tecnecio.[27][29] Sin embargo, los resultados experimentales de Noddack nunca han sido reproducidos, y nunca fueron capaces de aislar el elemento 43. La idea de que Noddack podría efectivamente haber obtenido muestras de tecnecio fue propuesta por el físico belgaPieter van Assche.[30] Assche intentó efectuar un análisisa posteriori de los datos de Noddack para demostrar que el límite de detección del método analítico de Noddack podría haber sido del orden de 1000 veces inferior al valor propuesto en sus trabajos (10-9).[31] Estos valores fueron usados por Armstrong para simular el espectro de rayos X original. Armstrong afirmó haber obtenido resultados muy similares al espectro original sin hacer ninguna referencia a dónde fueron publicados los datos originales. De esta forma, ofreció un apoyo convincente a la idea de que Noddack efectivamente identificó la fisión delmasurio, basándose en datos espectrales.[32] Sin embargo, Gunter Herrmann, de laUniversidad de Maguncia, después de un minucioso estudio demostró que los argumentos de van Assche tuvieron que ser desarrolladosad hoc para adecuarse de manera un tanto forzada a los resultados previamente establecidos. Además, el contenido en99Tc esperado en una muestra típica depechblenda (50 % de uranio) es aproximadamente de 10-10 g (kg de mineral)-1 y, puesto que el uranio nunca excedió el 5 % (aproximadamente) en las muestras de columbita de Noddack, la cantidad de elemento 43 no pudo exceder los 3 × 10-11 μg (kg de mineral)-1.[33][34] Es claro que tan nimia cantidad no pudo ser pesada, ni a partir de ella pudieron obtenerse líneas espectrales de rayos X que pudieran ser claramente distinguidas del ruido. La única forma de detectar su presencia es a partir de medidas de radiactividad, una técnica que Noddack no empleó,[34] pero que sí lo hicieron Segrè y Perrier.[35]
El descubrimiento del elemento 43 fue finalmente confirmado en un experimento en 1937 llevado a cabo en laUniversidad de Palermo (Sicilia), porCarlo Perrier yEmilio Segrè. En el verano de 1936, Segrè y su esposa visitaron losEstados Unidos. Primero estuvieron enNueva York, en laUniversidad de Columbia, donde Segrè había pasado el verano anterior, y después enBerkeley en el Laboratorio de RadiaciónErnest O. Lawrence. Segrè convenció al inventor delciclotrón, Lawrence, para que le cediera alguna de las partes descartadas del ciclotrón que se habían vuelto radiactivas. A principios de 1937, Lawrence le envió una hoja de molibdeno que formaba parte del deflector del ciclotrón. Segrè animó a su experimentado colega Perrier a que le ayudara a intentar demostrar mediante química comparativa que la actividad del molibdeno era en realidad causada por un elemento con Z = 43, elemento inexistente en la naturaleza debido a la inestabilidad que presenta por la desintegración nuclear. Con una considerable dificultad, fueron capaces de aislar tres períodos de desintegración distintos (90, 80 y 50 días) que correspondían a los isótopos95Tc y97Tc del tecnecio, nombre dado más tarde por Perrier y Segrè al primer elemento químico sintetizado por el ser humano.[36][37] La Universidad de Palermo oficialmente quiso que el elemento fuera bautizado como panormio, ya que el nombre enlatín dePalermo es Panormus. En lugar de ese nombre, los investigadores decidieron nombrar al nuevo elemento usando la palabra griega technètos, que significa «artificial», por ser el primer elemento producido de forma artificial.[26] Segrè volvió a Berkeley e inmediatamente buscó aGlenn T. Seaborg. Allí aislaron el isótopo99mTc, que ahora se usa en más de 10 millones de procedimientos médicos diagnósticos al año.
En 1952, el astrónomoPaul W. Merrill enCalifornia detectó la señal espectral del tecnecio (en concreto, a las longitudes de 403.1 nm, 423.8 nm, 426.8 nm y 429.7 nm) en la luz emitida por gigantes rojas del tipo S.[14] Estas estrellas masivas cercanas al final de su vida eran ricas en este elemento de vida corta, lo que significaba que lasreacciones nucleares que tienen lugar en las estrellas podían generarlo. Esta evidencia fue usada para respaldar la teoría no probada de que en las estrellas se produce lanucleosíntesis de elementos pesados.[38] Más recientemente, dichas observaciones proporcionaron las pruebas de que los elementos eran formados por la captura de neutrones en elproceso-S.[14]
Desde este descubrimiento, se han intentado buscar fuentes naturales de tecnecio en materiales terrestres. En 1962, fue aislado e identificado99Tc en una muestra depechblenda procedente delCongo Belga, en muy bajas concentraciones (aproximadamente 0.2 ng kg-1);[14] su presencia era debida a la fisión espontánea del238U. Este descubrimiento fue hecho por B. T. Kenna y P. K. Kuroda.[39] Hay pruebas de que en el reactor de fisión natural deOklo se han producido cantidades significativas de99Tc, que se desintegraron originando99Ru.[37]
Puesto que el tecnecio es inestable, solo existen pequeñísimas trazas en la corteza terrestre originadas por la fisión espontánea del uranio. En 1999, David Curtis (ver arriba) estimó que en un kilogramo de uranio está contenido aproximadamente 1 ng (10-9 g) de tecnecio.[40] Se ha encontrado tecnecio de origen extraterrestre en estrellas gigantes rojas (tipos S, M y N) mediante el análisis del espectro de la luz emitida por las mismas.[37]
En contraste con la escasa abundancia natural, cada año se obtienen grandes cantidades de99Tc a partir de varillas de combustible nuclear usadas, que contienen varios productos de fisión. La fisión de un gramo del isótopo235U en los reactores nucleares produce 27 mg de99Tc, dando un rendimiento total en tecnecio del 6.1 %.[41] Otros isótopos fisibles también producen rendimientos similares.[14]
Se estima que hasta el año 1994, se habían producido unas 78 toneladas métricas de tecnecio en los reactores nucleares, que son la principal fuente de este elemento en la Tierra.[42] Sin embargo, solo una fracción del total de la producción de tecnecio es usada comercialmente. Desde el año 2005, el 99Tc se encuentra a disposición de aquellos que posean un permiso de la autoridad competente por un precio aproximado de $83 por gramo, más gastos de embalaje.[43]
La fisión nuclear del235U y del239Pu deja un rendimiento moderado de tecnecio (99Tc), así que este elemento está presente en los residuos radiactivos de los reactores de fisión, y también es producido tras la detonación de unabomba de fisión. La cantidad de tecnecio producido artificialmente en la naturaleza sobrepasa la cantidad de tecnecio natural en gran medida. Esto se debe a la liberación producida en laspruebas nucleares llevadas a cabo al aire libre, así como en los procesos de tratamiento de residuos nucleares. El99Tc supone el principal componente de la basura nuclear, en parte debido a su relativamente grande período de semidesintegración. Su desintegración, medida en bequerelios por cantidad de combustible gastado, alcanza valores muy importantes incluso entre 104 y 106 años después de la generación de los residuos nucleares.[42]
Se estima que hasta el año 1994 se han liberado al ambiente unos 250 kg de99Tc como resultado de la realización de pruebas nucleares.[42] La cantidad de99Tc liberada por los reactores nucleares hasta 1986 se estima que es del orden de 1600 kg, principalmente en elreprocesamiento del combustible nuclear; la mayor parte fue vertida al mar. En los últimos años, los métodos de reprocesamiento han mejorado para reducir las emisiones, pero desde el año 2005 la principal fuente de liberación de99Tc a la naturaleza es la planta deSellafield, que liberó unos 900 kg entre los años 1995 y 1999 al mar de Irlanda. A partir de 2000 se ha regulado la cantidad que se libera al ambiente, limitándola a unos 140 kg al año.[44]
Como resultado del reprocesamiento del combustible nuclear, el tecnecio se ha vertido al mar en numerosos lugares, y algunos mariscos contienen cantidades pequeñas, pero detectables. Por ejemplo, lalangosta deCumbria occidental contiene pequeñas cantidades de este elemento.[45] Lasbacterias anaeróbicas delgéneroClostridium son capaces de reducir el Tc(VII) hasta Tc(IV). Dichas bacterias juegan un importante papel en la reducción del hierro,manganeso y uranio, modificando la solubilidad de estos elementos en los suelos y sedimentos. Su capacidad para reducir el tecnecio puede determinar en gran medida la localización de los residuos industriales.[46]
El largo período de semidesintegración del99Tc y su capacidad para formar especiesaniónicas (junto con el129I) son dos características importantes a tener en cuenta a la hora del almacenamiento a largo plazo de residuos nucleares de alta radiactividad. Además, muchos de los métodos diseñados para eliminar productos de fisión en corrientes de procesos de plantas de reprocesamiento se basan en eliminar especiescatiónicas como elcesio (por ejemplo, el137Cs) y elestroncio (por ejemplo, el90Sr). Eliminadas dichas especies catiónicas, el tecnecio puede quedar en la forma de pertecnatio aniónico. Las actuales opciones en el almacenamiento de residuos nucleares se decantan por el enterramiento en roca geológicamente estable. El riesgo principal en el almacenamiento es que los residuos probablemente entren en contacto con el agua, lo que podría provocar la propagación ambiental de la contaminación radiactiva. El pertecnetato aniónico y elyoduro son más difíciles de adsorber sobre las superficies de los minerales y por ello tienen mucha más movilidad.
En comparación, el plutonio, el uranio y el cesio tienen mucha mayor capacidad para unirse a partículas del suelo. Por este motivo, laquímica ambiental del tecnecio es un área activa de investigación. Un método alternativo para el almacenamiento de residuos, latransmutación, fue llevado a cabo en elCERN para el99Tc. En este proceso de transmutación, el tecnecio (99Tc como «blanco») es bombardeado con neutrones formando el isótopo100Tc (período de semidesintegración = 16 s) que sufre una desintegración beta hasta rutenio (100Ru). Un inconveniente de este proceso es la necesidad de tener un tecnecio de muy alta pureza como blanco. Mientras que la presencia de trazas de otros productos de fisión son capaces de aumentar ligeramente la actividad del blanco irradiado, si dichas trazas son deactínidos menores (tales comoamericio ycurio) se dará un proceso de fisión que originará losproductos de fisión correspondientes. De esta manera, la presencia de una pequeña cantidad de actínidos menores conduce a un altísimo nivel de radiactividad en el blanco irradiado. La formación de106Ru (período de semidesintegración: 374 días) a partir de la fisión es capaz de aumentar la actividad del rutenio metálico final, que requerirá después un largo tiempo de enfriamiento tras la irradiación para poder ser usado.
La producción real del99Tc a partir de combustible nuclear gastado es un proceso largo. Durante el reprocesamiento del combustible, el99Tc aparece en el líquido residual, que es altamente radiactivo. Después de varios años de almacenamiento, la radiactividad decae hasta un punto en el que la extracción de los isótopos de vida larga, incluyendo el99Tc, es factible. Se emplean numerosos procesos químicos de extracción para obtener99Tc metálico de alta pureza.[14]
Activación neutrónica del molibdeno u otros elementos puros
El isótopo metaestable (el núcleo se encuentra en estado excitado)99mTc se genera como producto a partir de la fisión del uranio o el plutonio en los reactores nucleares. Ya que está permitido almacenar el combustible nuclear usado durante años antes de serreprocesado, todo el99Mo y el99mTc habrán decaído cuando dichos productos de fisión sean separados de los otros actínidos en el reprocesamiento nuclear convencional. Elrafinato PUREX contendrá una alta concentración de tecnecio en la forma de TcO4-, siendo en su gran parte99Tc. La inmensa mayoría del99mTc usado con fines médicos se origina a partir de99Mo que se crea a partir de la activación neutrónica del98Mo. El99Mo posee un período de semidesintegración de 67 horas, y el99mTc (con un período de semidesintegración de tan solo 6 horas) se origina continuamente a partir de su desintegración.[47] Los hospitales extraen después químicamente el tecnecio de la solución usando un generador de99mTc.
El generador de tecnecio más común es una columna dealúmina que contiene98Mo; en la medida que el aluminio posee una sección transversal de captura neutrónica pequeña, es conveniente que una columna de alúmina contenga98Mo inactivo para ser irradiado con neutrones, dando lugar a una columna de99Mo radiactivo, para el generador de tecnecio.[48] Trabajando de este modo, no hay necesidad de efectuar complejos procedimientos químicos que podrían requerir separar el molibdeno de la mezcla de productos de fisión. Este método alternativo requiere que un blanco de uranio enriquecido sea irradiado con neutrones para formar99Mo como producto de fisión que posteriormente es separado.[49]
Existen otros isótopos del tecnecio, pero no se obtienen en cantidades significativas por fisión; cuando se necesitan, se obtienen por irradiación con neutrones de isótopos de la misma familia (por ejemplo, el97Tc se puede originar irradiando con neutrones el96Ru).
Primer generador de tecnecio-99m, desarrollado en el Brookhaven National Laboratory (ca. 1958)
El tecnecio es uno de los dos elementos, dentro de los 82 primeros, que no posee isótopos estables (de hecho, es elemento con el número atómico más bajo que es exclusivamente radiactivo); el otro elemento es elprometio.[50] Los radioisótopos más estables del tecnecio son el98Tc (período de semidesintegración: 4.2 millones de años), el97Tc (período de semidesintegración: 2.6 millones de años) y el99Tc (período de semidesintegración: 211 100 años).[51]
Se han caracterizado otros veintidós radioisótopos con masas atómicas que abarcan desde las 87.93 u (88Tc) hasta las 112.93 u (113Tc). La mayoría de sus períodos de semidesintegración son menores a una hora; las excepciones son el93Tc (período de semidesintegración: 2.75 horas),94Tc (período de semidesintegración: 4.88 horas),95Tc (período de semidesintegración: 20 horas) y96Tc (período de semidesintegración: 4.28 días).[51]
El tecnecio posee también numerosos meta-estados. El97mTc es el más estable, con un período de semidesintegración de 90.1 días (0.097 eV). Le sigue el95mTc (período de semidesintegración: 61 días, 0.038 eV), el99mTc (período de semidesintegración: 6.01 horas, 0.143 eV). El99mTc solo emite rayos gamma, desintegrándose hasta99Tc.[51]
Para los isótopos más ligeros que el isótopo98Tc, el modo primario de desintegración es la captura electrónica, originando molibdeno. Para los isótopos más pesados, el modo primario es la emisión beta, originando rutenio, con la excepción del100Tc que puede desintegrarse tanto por emisión beta como por captura electrónica.[51][52]
El99Tc es el isótopo más común y el más fácil de obtener, ya que es producto mayoritario de la fisión del235U. Un gramo de99Tc produce 6.2 × 108 desintegraciones por segundo (esto es 0.62 GBq·g-1).[53]La espectroscopia de resonancia magnética nuclear permite estudiar la estructura y dinámica de procesos de radioelementos en solución y en estado sólido porque el isótopo99Tc (I = 9/2) es activo en RMN y está disponible a escala de gramos.[54]
El tecnecio y el prometio son elementos ligeros poco convencionales, ya que no poseen isótopos estables. El porqué de este hecho es algo complicado. Usando elmodelo de la gota líquida para los núcleos atómicos, se puede obtener una fórmula semi-empírica para la energía de enlace de un núcleo. Esta fórmula predice un «valle de estabilidad beta» así como quénúclidos no sufren desintegración beta. Los núclidos que sobrepasan las fronteras del valle tienden a desintegrarse con emisión beta, dirigiéndose hacia el centro del valle (emitiendo un electrón, unpositrón, o capturando un electrón). Para un número fijo de nucleones A, las energías de enlace están descritas por una o másparábolas, con el núclido más estable en el fondo. Puede haber más de una parábola porque los isótopos con un número par de protones y un número par de neutrones son más estable que los isótopos con un número impar de neutrones y un número par de protones. Una sola emisión beta transforma, por tanto, un núclido de un tipo en un núclido del otro tipo. Cuando solo hay una parábola, solo puede haber un isótopo estable cuya energía es descrita por la misma. Cuando hay dos parábolas, esto es, cuando el número de nucleones es par, puede ocurrir (raramente) que haya un núcleo estable con un número impar de neutrones y un número impar de protones (aunque esto solo ocurre en cuatro casos). Sin embargo, si esto sucede, no puede haber isótopos estables con un número par de neutrones y un número par de protones.
Para el tecnecio (Z = 43), el valle de estabilidad beta está centrado alrededor de los 98 nucleones. Sin embargo, para cada número de nucleones desde el 95 al 102, ya hay al menos un núclido estable tanto para el molibdeno (Z = 42) como para el rutenio (Z = 44). Para los isótopos con número impar de nucleones, esto inmediatamente impide la posibilidad de un isótopo estable de tecnecio, ya que solo puede haber un núclido estable con un número impar fijo de nucleones. Para los isótopos con un número par de nucleones, puesto que el tecnecio posee un número impar de protones, cualquier isótopo debe tener también un número impar de neutrones. En este caso, la presencia de un núclido estable con el mismo número de nucleones y un número par de protones hace imposible que el núcleo sea estable.[55]
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