מרכז ארצי למורי הכימיה - עמוד הבית

קווים לדמותו של היסוד הנעלם

20/09/2016 14:53:28
יוסף ליבנה

להלן התיאור של יסוד מיוחד מאוד: הטכניציום. יסוד זה מיוחד בכך שהוא אחד משני היסודות היחידים (פרומתיאום 61Pm הוא השני) שמספרם האטומי קטן מ-83, ועל אף זאת נטען שאינו מופיע בטבע. בכך הוא דומה לכל האיזוטופים של כל היסודות בעלי מספר אטומי גדול מ-83, שכמותם הולכת ופוחתת כל הזמן (בקצב זה או אחר של התפרקות).
העיון בסיפורו של טכניציום מבהיר במספר סוגיות הקשורות לנושא הגרעין שיש בהן חשיבות לתלמידינו:

1. מדוע טכניציום רדיואקטיבי?
התשובה (הלא מספקת) לשאלה זו היא שאין לאיזוטופים השונים די אנרגיית איחוי כדי לשמור על יציבות הגרעין. ידוע שתצורות מסוימות מעניקות יציבות לגרעין: מספרי הקסם. מספרים אלה (2,8,20,50,82,114,126,184) של נוקליאונים (פרוטונים, ניטרונים או של שניהם יחד) מציינים גרעינים יציבים במיוחד. במיוחד יציבים בעלי מספר זוגי של פרוטונים ושל ניטרונים. לטכניציום יש 43 פרוטונים ולאיזוטופים הפחות בלתי-יציבים שלו (97Tc , 98Tc ו- 99Tc) יש 54, 55 ו-56 ניטרונים בהתאמה.
Atkins,J. & Jones,L., Chemical Principles (Third Edition), p.657.

2. טכניציום קיים בטבע בכמויות מזעריות.
עד לפני כ-40 שנה לא היה בנמצא מדגם כלשהו של טכניציום. עבור מנדלייב הוא היה עוד אחד מהיסודות "החסרים", וכמו במקרים האחרים גם כאן הוא הצליח מאוד בחיזוי התכונות של היסוד החסר בעל המספר האטומי 43. מנדלייב חזה תכונות דומות לאלה של מנגן, הוא אף כינה את טכניציום בשם "אֶקאמנגן". הוא חזה גם מסה מולרית של כ-100 גר'/מול, וגם בכך צדק,
http://www.answers.com/main/ntquery?method=4&dsid=2222
&dekey=Mendeleev %27s+predicted+elements&gwp=8&curtab=2222_1


לראשונה הצליחו בשנת 1962 לבודד כמויות זעירות של 99Tc מתוך עפרת אורניום כתולדה של התבקעות טבעית של 238U. 99Tc נמצא גם בספקטרום של סוגים שונים של כוכבים (S-, M- and N-type stars).
נוכחותו שם מובילה לפיתוח תאוריות חדשות ביחס להיווצרותם של יסודות כבדים בכוכבים.
http://www.pmel.org/HandBook/PeriodicTable/43.htm

צורה זו של היסוד, 99Tc, מתפרקת בפליטת והופכת ל- 99Ru בקצב בינוני. משך קיום המחצית (½t) של 99Tc הוא 213000 שנים.
http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Tc/key.html

3. טכניציום היה היסוד הראשון שהופק באופן מלאכותי.
כבר בשנת 1937 בוצעה התגובה הגרעינית המלאכותית הבאה:
97Mo + 2H   →   97Tc + 2n
http://www.pmel.org/HandBook/PeriodicTable/43.htm

4. צורה משופעלת של טכניציום-99 היא רדיואיזוטופ בעל שימושים נרחבים ברפואה הגרעינית.
טכניציום - (99mTc) 99m הוא איזוטופ שנמצא בשימוש הנרחב ביותר ברפואה כמקור לקרינת g. טכניציום99m- זהה ל-טכניציום99- בהרכב החלקיקים שבו אך שונה ממנו באופן היווצרותו, בתכולת האנרגיה שבו ובקצב התפרקותו. בעוד שטכניציום99- נמצא בין מאות תוצרי ההתפרקות הטבעיים של אורניום-238, טכניציום99m- הוא תוצר ההתפרקות הספציפי של מוליבדנום-99. כתוצר התפרקות זו, טכניציום99- נותר "טעון" בעודף אנרגיה ההופך אותו לפחות יציב מטכניציום99- (רגיל); ½t של 99mTc הוא קצר בהרבה: 6 שעות בלבד. ההבדל הזה חשוב כדי להבטיח היעלמות עקבות הרדיואיזוטופ מהגוף עם סיום הבדיקה הרדיולוגית. אילו השתמשו המאבחנים ברדיואיזוטופ בעל ½t בסדר גודל של מאות אלפי שנה, היו הנבדקים סובלים מנוכחותו של מקור קרינה הרסנית בתוך גופם עד יום מותם.

משך קיום המחצית של טכניציום99m- כה קצר, עד שחומר הגלם מסופק לבית החולים כמוליבדנום - 99 ( ½t של 66 שעות), ורק לקראת השימוש מפרידים ממנו טכניציום99m-. בשיטות כימיות, מפיקים תרכובת מתאימה להחדרה, מזריקים ועוקבים אחר קליטתה באיבר הנבדק. הפרדת "הבת" (99mTc) מ"ההורה" (99Mo) מבוצעת במכשיר המכונה "technetium cow":

40

שיטה לייצור 99mTc ממוליבדנים


הקרינה הנפלטת מטכניציום99m- משמשת לסריקת עצמות ולגילוי גידולים ממאירים בלבלב, בכבד, בבלוטת התריס ובמוח. מדי שנה בארה"ב מבצעים כ-20 מיליון הליכים רפואיים עם 99mTc, מחציתם סריקות עצם והיתר סריקות של הכליות, הראות והלב. משתמשים טכניציום99m- ל-85% מהליכי ההדמיה האיזוטופית. לאחרונה אף דווח על שימוש חדשני באיזוטופ לקטילת גידולים ממאירים בשד.

יתרונותיו של האיזוטופ
  • משך קיום מחצית ארוך דיו לעריכת הסריקה וקצר דיו כדי למנוע נזקי קרינה;
  • פעילות רדיואקטיבית גבוהה המאפשרת שימוש בכמויות זעירות;
  • נוחות בהפקה;
  • תכונות כימיות מתאימות להצמדה בררנית לאיברים הנתונים לסריקה;
  • קרינה חדת-תדירות המבטיחה מדידה מדויקת של הקרינה.

    http://www.answers.com/topic/nuclear-medicine
    http://physics.nist.gov/PhysRefData/Halflife/halflifeT.html
    http://www.bnl.gov/bnlweb/history/Tc-99m.asp
    http://www.epa.gov/radiation/radionuclides/technetium.htm
    http://www.nrc-cnrc.gc.ca/education/elements/el/tc_e.html
    http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nuclear/technetium.html

    כדוגמה אחת להדמיה גרעינית, אפשר לתאר את השימוש בטכניציום לעריכת סריקת לב גרעינית:
    האיזוטופ מוחדר לגוף בהזרקת התרכובת טכנציום בדיל-פירופוספאט (TcSnP2O7) אשר נקשרת באופן בררני למשקעי סידן בגוף. לאחר התקף לב, מופיעים משקעי סידן על גבי שסתומים ועל גבי רקמת לב פגומים. המשקעים מופיעים כ-12 שעות לאחר ההתקף וניתנים למיפוי במשך שבועיים-שלושה לאחר אירוע הלב. כעבור כחודש הם נעלמים. תרכובת הטכניציום המאפשרת את איתור הפגמים נעלמת מהגוף תוך ימים, עוד לפני משקעי הסידן עצמם. לפיכך הבדיקה הגרעינית אינה כרוכה בסיכון כלשהו: כמות הקרינה שהנבדקים סופגים שקולה כנגד שיקוף חזה בצילום רנטגן. את התוצאות של הדמיה לדוגמה ניתן לראות במצגת מצוינת, המדגימה את עקרונות ההדמיה ברפואה הגרעינית ונמצאת באתר:
    www.nuc.berkeley.edu/courses/classes/NE39/imaging.ppt

    מקור נוסף בעברית על טכנציום:
    http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%98%D7%9B%D7%A0%D7%A6%D7%99%D7%95%D7%9D
  • דרג את הכתבהדירוג כתבה קווים לדמותו של היסוד הנעלם: 0
    כוכב 12 כוכבים3 כוכבים4 כוכבים5 כוכבים
    ללא מדרגים
    על-כימיה
    דלג על על-כימיה
    זכויות והרשאות
    דלג על זכויות והרשאות

    הפרויקט מבוצע עפ"י מכרז 09/07.13 עבור המזכירות הפדגוגית, משרד החינוך.

     © כל הזכויות שמורות למשרד החינוך

    כל הקבצים הנמצאים באתר זה נועדו אך ורק לשימושם האישי של מורי הכימיה ולהוראה בכיתותיהם. אין לעשות שימוש כלשהו בקבצים אלו לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה); העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קבצים אלו או כל חלק מהם.

    *  *  *

    עבור לתוכן העמוד