Isotopes of technetium

Technetium (₄₃Tc) is one of the two elements with Z < 83 that have no stable isotopes; the other such element is promethium.^[2] It is primarily artificial, with only trace quantities existing in nature produced by spontaneous fission (there are an estimated 2.5×10⁻¹³ grams of ⁹⁹Tc per gram of pitchblende)^[3] or neutron capture by molybdenum. The element was first obtained in 1936 from bombarded molybdenum, the first artificial element to be produced. The most stable radioisotopes are ⁹⁷Tc (half-life of 4.21 million years), ⁹⁸Tc (half-life: 4.2 million years), and ⁹⁹Tc (half-life: 211,100 years). Given that their stated uncertainties are 16 and 30 times their difference, the half-lives of ⁹⁷Tc and ⁹⁸Tc are statistically indistinguishable.

Thirty-three other radioisotopes have been characterized with atomic masses ranging from ⁸⁵Tc to ¹²⁰Tc. Those with half-lives more than an hour have masses 93 to 96.

Technetium also has numerous meta states. ^97mTc is the most stable, with a half-life of 91.1 days (0.097 MeV), followed by ^95mTc (half-life: 62.0 days, 0.039 MeV) and ^99mTc (half-life: 6.01 hours, 0.143 MeV). ^99mTc emits only gamma rays while decaying to ⁹⁹Tc.

For isotopes lighter than ⁹⁸Tc, the primary decay mode is electron capture to isotopes of molybdenum. For the heavier isotopes, the primary mode is beta emission to isotopes of ruthenium, with the exception that ⁹⁸Tc and ¹⁰⁰Tc can decay both by beta emission and electron capture.

يُعدّ التكنيتيوم-99m نظير التكنيتيوم المستخدم في صناعة الطب النووي . ويُعتبر انتقاله المتساوي الطاقة ، الذي يُنتج أشعة غاما عند طاقة 140.5  كيلو إلكترون فولت تقريبًا، مثاليًا للتصوير باستخدام التصوير المقطعي المحوسب بانبعاث الفوتون المفرد (SPECT) . كما تمّ تحديد العديد من نظائر التكنيتيوم، مثل ^94mTc و ⁹⁵ Tc و ⁹⁶ Tc، التي تُنتج عبر تفاعلات (p,n) باستخدام السيكلوترون على أهداف من الموليبدينوم ، كعوامل محتملة للتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) أو عوامل باعثة لأشعة غاما في التصوير الطبي. ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]} وقد تمّ إنتاج التكنيتيوم-101 باستخدام مولد نيوترونات قائم على اندماج DD من تفاعل ^100Mo (n,γ) ^101Mo على الموليبدينوم الطبيعي، وما يتبعه من تحلل بيتا السالب لـ ^101Mo إلى ^101Tc . على الرغم من قصر عمر النصف (14.22 دقيقة)، يُظهر التكنيتيوم ^{-101 خصائص اضمحلال فريدة تجعله مناسبًا لإجراءات التشخيص أو} العلاج بالنظائر المشعة ، حيث اقتُرح إمكانية استخدامه، كمكمل للتصوير ثنائي النظائر أو كبديل للتكنيتيوم ^-99m ، من خلال إنتاجه وتوزيعه في موقع رعاية المريض. ^{[ 7 ]}

يُعدّ التكنيتيوم-99 النظير الأكثر شيوعًا وتوافرًا، كونه ناتجًا رئيسيًا لانشطار الأكتينيدات مثل اليورانيوم والبلوتونيوم ، بنسبة 6% أو أكثر، وهو في الواقع أهم نواتج الانشطار طويلة العمر . نادرًا ما تُنتج نظائر التكنيتيوم الأخف وزنًا في الانشطار ، لأن نواتج الانشطار الأولية عادةً ما تحتوي على نسبة نيوترونات/بروتونات أعلى من النسبة المستقرة لنطاق كتلتها، وبالتالي تخضع لتحلل بيتا حتى تصل إلى الناتج النهائي. يتوقف تحلل بيتا لنواتج الانشطار ذات الكتلة 98 أو أقل، أو 100، عند النظائر المستقرة (أو طويلة العمر جدًا) ذات العدد الذري المنخفض، ولا يصل إلى التكنيتيوم. أما بالنسبة للكتل الأكبر، فتكون نظائر التكنيتيوم قصيرة العمر جدًا وتخضع بسرعة لمزيد من تحلل بيتا. لذلك، فإن التكنيتيوم الموجود في الوقود النووي المستهلك هو عمليًا كله من التكنيتيوم ^-99 . في وجود النيوترونات السريعة، تتكون كمية صغيرة من التكنيتيوم ^-98سيتم إنتاج التكنيتيوم بواسطة تفاعلات (n,2n) "الإخراج النووي". إذا كان الهدف هو التحويل النووي للتكنيتيوم الناتج عن الانشطار، أو نفايات التكنيتيوم من التطبيقات الطبية، فإن النيوترونات السريعة غير مرغوب فيها لأن النيوترونات طويلة العمر ⁹⁸يزيد التكنيتيوم من عمر النشاط الإشعاعي في المادة بدلاً من تقليله.

ينتج غرام واحد من التكنيتيوم ^-996.2 × 10⁸ ^تفكك في الثانية (أي 0.62  جيجا بيكريل /جرام). ^{[ 8 ]}

لا يحتوي التكنيتيوم على نظائر بدائية ولا يوجد في الطبيعة بكميات كبيرة، وبالتالي لا يمكن إعطاء وزن ذري قياسي له .

يُعدّ التكنيتيوم والبروميثيوم عنصرين خفيفين غير عاديين لعدم وجود نظائر مستقرة لهما. باستخدام نموذج القطرة السائلة لنوى الذرات، يمكن اشتقاق صيغة شبه تجريبية لطاقة ربط النواة. تتنبأ هذه الصيغة بوجود " وادي استقرار بيتا " لا تخضع فيه النوى لتحلل بيتا. تميل النوى الواقعة على "جدران" هذا الوادي إلى التحلل بيتا باتجاه المركز (عن طريق انبعاث إلكترون، أو انبعاث بوزيترون ، أو التقاط إلكترون). بالنسبة لعدد ثابت من النيوكليونات A ، تقع طاقات الربط على قطع مكافئ واحد أو أكثر ، مع وجود النواة الأكثر استقرارًا في الأسفل. يمكن أن يكون هناك أكثر من قطع مكافئ واحد لأن النظائر التي تحتوي على عدد زوجي من البروتونات والنيوترونات تكون أكثر استقرارًا من النظائر التي تحتوي على عدد فردي من البروتونات والنيوترونات. ثم يحوّل تحلل بيتا واحد إحداهما إلى الأخرى. عندما يكون هناك قطع مكافئ واحد فقط، فلا يمكن أن يوجد سوى نظير مستقر واحد يقع على هذا القطع. أما عندما يكون هناك قطعان مكافئان، أي عندما يكون عدد النيوكليونات زوجيًا، فقد يحدث (نادرًا) وجود نواة مستقرة تحتوي على عدد فردي من النيوترونات وعدد فردي من البروتونات (مع أن هذا يحدث في خمس حالات فقط: 2H، ^{6Li ،} 10B ^، 14N ، و 180 ^mTa ) ^. ومع ذلك ، إذا حدث هذا، فلا يمكن أن يوجد نظير مستقر يحتوي على عدد زوجي من النيوترونات وعدد زوجي من البروتونات (180 استثناء، و ^{180 mTa} مستقر رصديًا فقط ).

بالنسبة للتكنيتيوم ( Z  =  43)، يتركز وادي استقرار بيتا عند حوالي 98 نيوكليونًا. مع ذلك، لكل عدد من النيوكليونات بين 94 و102، يوجد على الأقل نويدة مستقرة واحدة إما من الموليبدينوم ( Z  =  42) أو الروثينيوم ( Z  =  44)، وتنص قاعدة ماتوش للنظائر المتساوية الكتلة على أنه لا يمكن لنظيرين متجاورين أن يكونا مستقرين في الوقت نفسه. ^{[ 13 ]} بالنسبة للنظائر ذات الأعداد الفردية من النيوكليونات، يستبعد هذا مباشرةً وجود نظير مستقر للتكنيتيوم، إذ لا يمكن أن يكون هناك سوى نويدة مستقرة واحدة ذات عدد فردي ثابت من النيوكليونات. أما بالنسبة للنظائر ذات الأعداد الزوجية من النيوكليونات، فبما أن التكنيتيوم يحتوي على عدد فردي من البروتونات، فلا بد أن يحتوي أي نظير له على عدد فردي من النيوترونات أيضًا. في هذه الحالة، فإن وجود نويدة مستقرة لها نفس عدد النيوكليونات وعدد زوجي من البروتونات يستبعد إمكانية وجود نواة مستقرة. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

منتجات ثانوية أخرى غير التكنيتيوم

• نظائر الروثينيوم
• نظائر الموليبدينوم
• نظائر النيوبيوم